Differences in Speech Perception and Production Networks Between Persons who stutter and Controls

Abstract

Previous research has demonstrated atypical lateralization and brain asymmetry in persons who stutter (PWS). It has also been demonstrated that PWS show atypical activation patterns when processing language stimuli. We wanted to investigate differences between PWS and controls in speech perception and production processing tasks. Dichotic listening (DL) and soundmorph fMRI paradigms were applied to obtain functional measures. In addition we investigated structural differences by using diffusion tensor imaging (DTI) and analysing our data with voxel-based morphometry (VBM). The results indicate that stuttering is related to abnormal activation patterns in both speech perception and production. There were bilateral differences in activation between PWS and controls in both the soundmorph paradigm and the DL production task. However, in the DL paradigm, the results were only significant with an uncorrected p-value. We also found lower fractional anisotropy (FA) (at an uncorrected level) in PWS in left inferior frontal gyrus (IFG), indicating dysfunctional connectivity, but no differences in grey matter. The results lend support towards functional abnormalities in speech lateralization, and to a differential involvement of the dorsal stream of speech processing in PWS. The results also lend support to the notion of a strong involvement of STS in speech perception in both PWS and controls. However, these this study is part of an ongoing project, and the findings may change as more data is collected.

Forskning har vist atypisk lateralisering og strukturell hjerneasymmetri hos personer som stammer (PSS). I tillegg har man funnet atypiske hjerneaktiveringsmønstre hos stammere under ulike oppgaver som involverer språkprosessering. Formålet med vår studie var å undersøke forskjeller mellom en gruppe med PSS og en kontrollgruppe under utførelse av talepersepsjons- og taleproduksjonsoppgaver. Funksjonelle avvik ble undersøkt med to fMRI-paradigmer, dikotisk lytting (DL) og soundmorph. Strukturelle avvik ble undersøkt med "diffusion tensor imaging" (DTI) og voxelbasert morfometri (VBM). Resultatene indikerer at stamming er knyttet til avvikende hjerneaktiveringsmønstre, både i talepersepsjon og taleproduksjon. Vi fant bilaterale forskjeller i aktivering i PSS og kontrollgruppen i både soundmorph- og DL-paradigmene, selv om funnene i DL bare er signifikante med ukorrigert p-verdi. Strukturundersøkelsene viste lavere grad av fraksjonell anisotropi (FA) (med en ukorrigert p-verdi) i venstre inferior frontale gyrus (IFG) hos PSS - en indikasjon på dysfunksjonell konnektivitet, men ingen forskjeller i grå materie. Resultatene gir støtte til hypoteser om avvikende aktivering i talelateralisering, og ulik involvering av den dorsale taleprosesseringsstrømmen hos PSS. Funnene støtter også oppfatningen om sterk involvering av superior temporal sulcus (STS) i talepersepsjon hos både PSS og kontrollgruppen. Det understrekes imidlertid at våre funn er del av et større pågående prosjekt, og kan bli endret ettersom mer data innhentes.