Specific language impairment: Neurophysiological studies of children and their parents

Abstract

Specific language impairment (SLI) is commonly described as a condition where a child with otherwise normal development and hearing does not acquire language as expected. Children with SLI often have a family history of language disorders. The aetiology is poorly understood.



In the first two studies, event-related brain potentials(ERPs)evoked in response to tone- and to speech stimuli were recorded in a group of children with SLI and in their parents in order to study the electrophysiological correlates to speech and language processing in the central nervous system. The main findings were that the children with SLI and their parents showed signs of deficient late stage auditory perceptual processing as indexed by a significant longer P3 latency compared to controls in tasks requiring a phonological discrimination, whereas the earlier sensory stages as indexed by the N1 component were no different from the controls. The longer P3 latency in the parental group was associated with a positive history of language delay. It was proposed that the longer P3 latency may represent a constitutional trait contributing to the language acquisition difficulties in SLI.



In the third study,ERPs in response to a visual semantic priming task were recorded in the same parental group. Despite equal performance, larger N400 amplitudes indicated that the parents, especially the fathers, were less primed by the preceding context compared to controls. Difference waveforms showed that the fathers of children with SLI, contrary to controls, had less differentiated responses to congruent versus incongruent sentence endings. It was proposed that the N400 observations may be residual markers of past language deficiencies in the fathers.



In the fourth study, the regional cerebral blood flow (rCBF) distributions in children with SLI and in children with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) were compared using single photon emission computed tomography (SPECT). Children with SLI showed significantly lower rCBF values in the right parietal region and in the subcortical region compared to the ADHD group. The findings lend support to earlier studies suggesting deviant hemispheric lateralization as one of many factors in the aetiology of SLI, and also indicate that subcortical structures might play a role in language impairment in childhood.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Specifik språkstörning är ett tillstånd som kännetecknas av en avvikande tal- och språkstörning hos ett i övrigt friskt och normalutvecklat barn. Tillståndet beror således inte på en allmänt försenad utveckling, hörselnedsättning, uppenbar neurologisk eller psykisk sjukdom. Ofta har flera familjemedlemmar varit sena i sin tal- och språkutveckling eller har läs- och skrivsvårigheter. En avvikande tal- och språkutveckling är viktigt att uppmärksamma eftersom det är förenat med en kraftigt ökad risk för senare inlärningssvårigheter i skolan och för beteendeavvikelser samt emotionella störningar. Orsakerna till språkstörningar hos barn är bristfälligt utforskade.



Syftet med den första studien som presenteras i avhandlingen var att studera hur ljud och språklig information bearbetas i det centrala nervsystemet hos barn med sk specifik språkstörning jämfört med barn med en normal tal- och språkutveckling (studie I). Med tanke på den ärftlighet som påvisats i tidigare forskning var det även av intresse att studera barnens föräldrar (studie II och III). Slutligen studerades den regionala blodflödesfördelningen i hjärnan hos en grupp barn med avvikande tal- och språkutveckling och jämfördes med motsvarande undersökning av en grupp banr med uppmärksamhetsstörning sk ADHD(Studie IV).



I de två första studierna registrerades hjärnreaktionspotentialer (ERPs) i anslutning till stimulering med toner respektive språkljud. ERPs utgör elektrofysiologiska korrelat till neuronala processer i hjärnan och utgör en del av den ständigt pågående elektrofysiologiska aktiviteten i hjärnan som vi kan mäta med hjälp av ytelektroder i hårbotten. Via speciella tekniker kan hjärnbarkens svar på specifika inkommande signaler/stimuli extraheras. ERPs kan därför ge en detaljerad bild av vad som sker i hjärnan från det att ett ljud eller ord når innerörat tills dess att försökspersonen uppfattat innebörden i ljudet/ordet. Huvudfynden var att både barn med språkstörning samt deras föräldrar visade tecken på en långsammare kognitiv central bearbetning av stimuli jämfört med respektive kontrollgrupper, vilket avspeglades i förlängda latenstider för den sk P3-komponenten, medan de tidigare sensoriska-perceptuella stadierna förlöpte lika normalt som hos kontrollerna, vilket avspeglades i den sk N1-komponenten. Den långsammare bearbetningen kan vara konstitutionellt betingad och vara en bidragande faktor till avvikande språkutveckling.



I den tredje studien registrerades ERPs i anslutning till det sista ordet i en serie meningar där hälften var semantiskt kongruenta och hälften inkongruenta. Föräldrarna till de spåkstörda barnen uppvisade subtila skillnader på neuronal nivå i bearbetningen av meningarna, vilket återspeglades i de sk N400-komponenterna, trots att de var lika skickliga som kontrollföräldrarna i sina bedömningar av meningrnas språkliga innehåll. Den sk N400-effekten visade dessutom att fäderna till de språkstörda barnen hade mindre kontextuellt stöd än kontrollgruppens fäder. Denna skillnad skulle kunna utgöra en rest efter den försenade språkutveckling som majoriteten av dessa fäder själva haft som barn.



I den fjärde studien jämfördes hjärnblodflödet mätt via "Single photon emission computed tomography" (SPECT) hos en grupp barn med språkstörning och en grupp barn med ADHD. De språkstörda barnen hade lägre blodflöde inom ett avgränsat område i höger hemisfärs hjässlob samt inom djupare delar av hjärnan. Fynden ger stöd för att avvikande lateralisering av språkfunktioner kan vara av betydelse för uppkomsten av tal- och språkstörningar hos barn. Dessutom pekar fynden mot att djupare liggande strukturer i hjärnan, sk subcortikala strukturer, också kan vara av betydels i sammanhanget.



Framtida studier där neurofysiologiska studier kombineras med noggranna kartläggningar av kognitiva och lingvistiska förmågor hos barn med avvikande tal- och språkutveckling och även av deras närta anhöriga har goda förutsättningar att öka våra kunskaper om detta tillstånd. Ett nära tvärvetenskapligt samarbete mellan olika discipliner är väsentligt.

• author: Ors, Marianne
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Prof. Nordby, Helge, University of Bergen, Norway
• organization: Clinical Neurophysiology
• publishing date: 2003
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Neurology
• keywords: SPECT, neuropsykologi, neurofysiologi, N400, P300, P3, N1, ERPs, event-related brain potentials, children, developmental language delay, Specific language impairment, language disorder, Neurology, neuropsychology, neurophysiology, Neurologi
• pages: 128 pages
• defense location: Segerfalksalen, Wallenberg Neurocenter, Sölvegatan 17, Lund University Hospital
• defense date: 2003-09-12 10:15:00
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: Study I:Ors M, Lindgren M, Blennow G, Nettelbladt U, Sahlén B, Rosén I. Auditory event-related brain potentials in children with specific language impairment. Eur J Paediatr Neurol 2002;6:47-62. Article: Study II:Ors M, Lindgren M, Blennow G, Rosén I. Auditory event-related brain potentials in parents of children with specific language impairment. Eur J Paediatr Neurol 2002;6:249-260. Article: Study III:Ors M, Lindgren M, Berglund C, Hägglund K, Rosén I, Blennow G. The N400 component in parents of children with specific language impairment. Brain Lang 2001;77:60-71. Article: Study IV:Ors M, Ryding E, Lindgren M, Gustafsson P, Blennow G, Rosén I. SPECT findings in children with specific language impairment. Submitted.
• id: 4dcee7d5-5166-440b-a8ae-110cc8f0e856 (old id 466022)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:02:32
• date last changed: 2018-11-21 21:08:40