VARIABILITEIT IN DE SPRAAK BIJ SPREKERS MET DE ZIEKE VAN
PARKINSON
De invloed van Levodopa, specifieke dagen of specifieke momenten
Laura Poland
Rijksuniversiteit Groningen
MA Neurolinguïstiek LTS998M20
Roel Jonkers
Abstract
In het huidige onderzoek wordt de variabiliteit in de spraak bij sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht. Verschillende aspecten van de spraak worden onderzocht, namelijk de uitspraak van klinkers, de stemkwaliteit en de prosodie. De variabiliteit in de spraak tussen verschillende dagen en verschillende opnamenmomenten wordt onderzocht.
Ook worden de effecten van Levodopa op de spraak onderzocht. Vier participanten met de idiopathische ziekte van Parkinson hebben aan het onderzoek deelgenomen. Op verschillende momenten op een dag hebben de participanten een spreektaak opgenomen. Eén moment voor de inname van Levodopa (OFF state) en vier momenten na de inname van Levodopa (ON state). In totaal hebben de participanten op deze vijf momenten op vier verschillende dagen opnames gemaakt. De spreektaak bestond uit een woordenlijst met twintig gestandaardiseerde zinnen, met in elke zin een doelwoord. De uitspraak van klinkers werd geanalyseerd door middel van een score op de Vowel Articulation Index (VAI). De stemkwaliteit werd onderzocht door middel van de Cepstral Peak Prominence Smoothed (CPPS). Door middel van de variabiliteit in de fundamentele frequentie (F0) werd de prosodie bij de sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht.
Uit de resultaten is gebleken dat de score op de VAI hoger was na de inname van Levodopa. De uitspraak van klinkers was significant beter in de ON state van Levodopa. Op de CPPS score zijn bij de participanten geen significante verschillen tussen de ON en OFF state van Levodopa gevonden. De stemkwaliteit is niet verbeterd na de inname van Levodopa.
Ook is de variabiliteit in de F0 niet groter geworden in de ON state in vergelijking tot de OFF state van Levodopa. Er zijn geen significante verschillen gevonden in de variabiliteit van de F0 voor en na de inname van Levodopa. Wanneer de CPPS score en de variabiliteit in de F0 werden onderzocht, werden er geen significante verschillen gevonden voor de verschillende momenten op een dag, of voor de verschillende dagen. Deze factoren hadden geen invloed op de resultaten. Op basis van de gevonden resultaten kan geconcludeerd worden dat door Levodopa de uitspraak van klinkers significant verbeterd is. Levodopa heeft echter geen significant positief effect gehad op de stemkwaliteit en de prosodie. De vraag blijft of Levodopa voor de verbetering in de uitspraak van klinkers heeft gezorgd. Om meer eenduidigheid te krijgen over de effecten van Levodopa moet meer onderzoek gedaan worden.
1. Introductie
1.1 De ziekte van Parkinson
De eerste klinische kenmerken van de ziekte van Parkinson werden beschreven en gepubliceerd door James Parkinson in 1817 (Parkinson, 1817). In zijn onderzoek werd een gedetailleerde en visuele beschrijving van de symptomen gegeven, maar ook van het verloop van de ziekte. Tegenwoordig is de ziekte van Parkinson de op een na meest voorkomende progressieve neurodegeneratieve ziekte. De ziekte komt wereldwijd voor, evenveel bij mannen als bij vrouwen (Shastry, 2001).
De ziekte van Parkinson (Parkinson’s Disease, PD) is een degeneratieve ziekte in het centraal zenuwstelsel waarbij er sprake is van een progressief verlies van dopaminerge neuronen in de substantia nigra. Hierbij treden motorische en niet motorische verschijnselen op (Braak et al., 2003). De ziekte komt het meest voor bij oudere personen, met een beginleeftijd vanaf vijftig jaar en een prevalentie van één tot twee procent (Goole & Amighi, 2009; Fahn, 2010). De meest duidelijke symptomen van de ziekte zijn gerelateerd aan beperkingen in de beweging, zoals bradykinesie (traagheid in bewegingen), tremor, rigiditeit (stijfheid) in de spieren en moeilijkheden met lopen (Lees, Hardy & Revesz, 2009).
Doorgaans komen stoornissen in de spraak voor bij 90% van de personen met de ziekte van
Parkinson (Ramig, Fox & Sapir, 2008). De spraakstoornis dysartrie is veel voorkomend bij personen met de ziekte van Parkinson.
Dysartrie beïnvloedt veel verschillende aspecten van spraak bij personen met de ziekte van Parkinson (Darley, Aronson & Brown, 1969; Ackerman & Ziegler, 1989). Hun spraak wordt gekarakteriseerd door hypofonie (lager spreekvolume), dysfonie (slechte stemkwaliteit), hypoprosodie (minder wisselingen in toonhoogte), beperktere articulatorische bewegingen, de neiging om te snel te articuleren en niet vloeiende spraak (De Letter et al., 2007a; De Letter et al., 2007b; Moreau et al., 2007; Ho, Bradshaw & Iansek, 2008). Deze symptomen samen worden ook wel hypokinetische dysartrie genoemd en hebben een negatieve invloed op de spraakverstaanbaarheid, uitdrukking van emotie, emotionele gesteldheid en de algemene kwaliteit van leven (Miller, Noble, Jones & Burn 2006a; Miller, Noble, Jones & Burn, 2006b; Pell, Cheang & Leonard, 2006; Miller et al., 2007).
Sommige aspecten van dysartrie bij personen met de ziekte van Parkinson kunnen worden gezien als een verschijnsel van bijvoorbeeld rigiditeit van de spieren (Metter &
Hanson, 1986; Baker, Ramig, Luschei & Smith, 1998; Luschei, Ramig, Baker & Smith, 1999;
Goberman, Coelho & Robb 2002; De Letter et al., 2007a). Om tremor en de rigiditeit van de spieren te verminderen, worden personen met de ziekte van Parkinson tegenwoordig behandeld met Levodopa, ook wel L-dopa genoemd. Levodopa wordt beschouwd als de gouden standaard voor de behandeling van de ziekte van Parkinson (Fahn, 2006). Levodopa is een natuurlijke substantie en deze is in staat om door de bloed-hersenbarrière heen te gaan, waarna het wordt omgezet in dopamine. Veel symptomen van de ziekte van Parkinson worden veroorzaakt door een tekort aan dopamine in de hersenen. Levodopa is in staat deze symptomen te verlichten (Goole & Amighi, 2009). Daarom zou kunnen worden verwacht dat de inname van Levodopa ook een positief effect zou kunnen hebben op de spraak bij personen met de ziekte van Parkinson. Toch blijkt uit eerder onderzoek dat het effect van dopamine op spraak en algemene verstaanbaarheid niet eenduidig is (Skodda, Visser & Schlegel, 2011).
Het effect van Levodopa kan worden omschreven als een combinatie van korte termijn effecten en lange termijn effecten (Goole & Amighi, 2009). De korte termijn effecten zijn werkzaam tijdens de volledige duur van de ziekte en helpen bij de symptomen van de ziekte, zelfs in verder gevorderde stadia van de ziekte. De duur van de werkzaamheid van Levodopa neemt echter af gedurende de ziekte. Dit heeft te maken met het progressieve verlies aan dopaminerge neuronen in de hersenen, waardoor ‘ON/OFF’ effecten optreden. De ‘ON/OFF’
effecten zijn grotendeels afhankelijk van de dosering en de frequentie van de toediening van de Levodopa (Goole & Amighi, 2009). De ON momenten zijn de momenten waarop Levodopa is ingenomen en deze stof werkzaam is in de hersenen, ook wel de ON state van Levodopa genoemd. De OFF momenten zijn daarentegen voor de inname van Levodopa, waardoor deze stof niet werkzaam is in de hersenen. Dit wordt de OFF state van Levodopa genoemd.
In het huidige onderzoek zal het effect van Levodopa op verschillende aspecten van de spraak bij sprekers met de zieke van Parkinson onderzocht worden. Hierbij wordt onderzoek gedaan naar de uitspraak van klinkers, stemkwaliteit en prosodie.
1.2 Uitspraak van klinkers
Klinkers worden voornamelijk gevormd door de beweging van de articulatoren. Onder
het begrip ‘articulatoren’ vallen de tong, lippen, kaken en andere spraakorganen die betrokken
zijn bij het spreken (Skodda, Visser & Schlegel, 2009.) Door deze bewegingen ontstaat er
resonantie in de orofaryngeale holtes (keelholtes) waardoor frequentiebanden op het
spraakspectrum worden versterkt (Skodda, Grönheit & Schlegel, 2012). Deze zogenaamde
formanten, definiëren de klinkers door hun typische pieken in akoestische energie. De positie
van de articulatoren bepalen de driedimensionale karakteristieken van het spraakkanaal en
beïnvloeden de formantfrequentie, vooral van de eerste (F1) en tweede formant (F2). De F1 en F2 worden voornamelijk bepaald door de positie van de tong. De frequentie van de eerste formant (F1) wordt bepaald door de hoogte van de tong in de mond. De frequentie van de tweede formant wordt bepaald door de tongpositie, dat wil zeggen hoe ver de tong naar voren of naar achteren in de mond geplaatst is (Fourakis, 1991; Turner, Tjaden & Weismer, 1995).
De triangle vowel space area (tVSA), ook wel de klinkerdriehoek genoemd, is een akoestische index die vaak gebruikt wordt om de normaliteit van de articulatie van klinkers te meten (Kuhl, 1997; Kent & Kim, 2003; Vorperian & Kent, 2007). Aan de hand van de frequentie van de eerste en de tweede formant van de klinkers /i/, /u/ en /a/ kan de klinkerdriehoek berekend worden. Het bepalen van de tVSA zou een goede methode kunnen zijn om de klinkerdriehoek van personen met dysartrie te bepalen. Uit onderzoek is echter gebleken dat de tVSA niet altijd accuraat blijkt te zijn voor milde of gematigde vormen van dysartrie, vooral bij sprekers met de ziekte van Parkinson (Neel, 2008). Een verklaring hiervoor zou de grote inter-spreker variabiliteit bij het meten van klinkerformanten in het algemeen, en de VSA specifiek, kunnen zijn (Sapir, Ramig, Spielman & Fox, in review-a;
Sapir, Ramig, Fox & Spielman, in review-b).
Een nieuw en nauwkeurig alternatief voor de berekening van klinkerformant productie is de Vowel Articulation Index (VAI) (Sapir, Spielman, Ramig, Story & Fox, 2007; Sapir et al., in review-a; Sapir et al., in review-b). De VAI is ontworpen om de effecten van inter- spreker variabiliteit te minimaliseren, en de gevoeligheid voor formantcentralisatie te maximaliseren. De VAI wordt berekend door een formule, waarin de eerste en tweede formanten van de klinkers /a/, /i/ en /u/ worden verwerkt. Deze formule ziet er als volgt uit:
(F2i + F1a) / (F2u + F2a +F1i + F1u). F2i refereert naar de tweede formantwaarde van de klinker /i/ en F1a refereert naar de eerste formantwaarde van de klinker /a/, enzovoort. (Roy, Nissen, Dromey & Sapir, 2009). Onderzoek heeft uitgewezen dat de VAI effectiever is dan de VSA in het differentiëren tussen de uitspraak van klinkers van gezonde sprekers en dysartrische sprekers en het evalueren van de effecten van medicatie op de uitspraak van klinkers (Sapir et al., in review-a).
Doordat de bewegingen van de articulatoren bij sprekers met de ziekte van Parkinson beperkt zijn, vooral de bewegingen van de tong, heeft dit als gevolg dat de articulatie van klinkers minder precies is. Dit leidt tot een inadequate productie van klinkers, waardoor ook een beperking van de formantproductie plaatsvindt. Dit wordt gekarakteriseerd door een verlaging van formanten die bij gezonde sprekers een hoge frequentie hebben en een verhoging van formanten die bij gezonde sprekers een lage frequentie hebben (Ziegler & von Cramon, 1983; Kent & Kim, 2003; Sapir et al., 2003; Sapir et al., 2007; Sapir et al., in a review-a; Sapir et al., in review-b). Dit heeft als gevolg dat de coördinaten van de formanten van de klinkers /i, /u/ en /a/ dichter bij elkaar komen te liggen (formantcentralisatie). Hierdoor krijgt de klinkerdriehoek bij sprekers met de ziekte van Parkinson en/of dysartrie een kleinere en centralere vorm in vergelijking bij gezonde sprekers. Dit is te zien in Figuur 1. Dit wordt ook wel centralisatie van klinkers genoemd.
Doordat de formantfrequenties van klinkers dichter bij elkaar komen te liggen bij
sprekers met de ziekte van Parkinson, wordt de VAI kleiner. Dit komt door een daling in de
klinkerformantfrequentie in de teller van de breuk (deze hebben bij gezonde sprekers een
hogere frequentie), en een stijging in de klinkerformantfrequentie in de noemer van de breuk
(deze hebben bij gezonde sprekers een lagere frequentie). Dit resulteert in een lagere score op
de VAI bij sprekers met de ziekte van Parkinson (Skodda et al., 2012). De verminderde
articulatorische bewegingen zorgen dus voor een minder precieze uitspraak van klinkers
waardoor de score op de VAI lager wordt. Bij een adequate uitspraak van klinkers, zoals bij
gezonde sprekers, is de VAI groter.
Skodda, Visser en Schlegel (2011) hebben de uitspraak van klinkers bij sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht door middel van de tVSA en de VAI. 68 sprekers met de ziekte van Parkinson hebben deelgenomen aan het onderzoek. De test bestond uit een gestandaardiseerde leestaak, waarbij iedere participant vier complexe zinnen moest voorlezen.
De formantwaardes van de klinkers /a/, /i/ en /u/ werden gemeten. De tVSA en de VAI waren significant kleiner bij de mannelijke sprekers met de ziekte van Parkinson in vergelijking tot gezonde mannelijke sprekers. Voor de vrouwelijke sprekers met de ziekte van Parkinson was de VAI significant kleiner dan de VAI van gezonde vrouwelijke sprekers.
Figuur 1 Voorbeeldfiguur van de klinkerdriehoek van een gezonde spreker (rechte lijn) en een
spreker met de ziekte van Parkinson (onderbroken lijn) (Skodda, Visser & Schlegel, 2011).De akoestische karakteristieken van klinkers bij sprekers met de ziekte van Parkinson zijn de formantfrequenties van de eerste en tweede formant van de klinkers /a/, /e/, /i/ en /u/ zijn onderzocht door Bang, Min, Sohn en Cho (2013). In deze studie hebben zeven vrouwelijke sprekers met de ziekte van Parkinson en zeven gezonde sprekers deelgenomen. De participanten hebben de klinkers a/, /e/, /i/ en /u/ driemaal voor minimaal vijf seconden aangehouden op een comfortabele toonhoogte en luidheid. De ratio’s van de eerste formantfrequentie voor de niet geronde klinkers /i/, /e/ en /a/ bij sprekers met de ziekte van Parkinson waren significant anders ten opzichte van de gezonde sprekers. Dit suggereert een asymmetrische centralisatie van de klinkers. De frequenties van de tweede formanten van de klinkers verschilde niet tussen de groepen. In het onderzoek wordt gewerkt met formantfrequenties van vier klinkers, waardoor hier een klinkervierhoek ontstaat in plaats van een klinkerdriehoek. De klinkervierhoek van sprekers met de ziekte van Parkinson was significant kleiner dan die van gezonde sprekers. Tevens is de klinkervierhoek bij sprekers met de ziekte van Parkinson anders gevormd dan die van gezonde sprekers, door de asymmetrische centralisatie van de uitspraak van klinkers.
De articulatie van klinkers bij sprekers met de ziekte van Parkinson in een vroeg stadium van de ziekte is onderzocht door Rusz et al. (2013). De participanten bestonden uit 35 mannelijke sprekers met een diagnose van de ziekte van Parkinson en 15 gezonde sprekers.
De participanten hebben vier verschillende taken uitgevoerd, namelijk het aanhouden van
klinkers, zinnen herhalen, een voorleestaak en het houden van een monoloog. De eerste en de
tweede formant van de klinkers /a/, /i/ en /u/ waren van belang voor de analyse van de
spreektaken, waarbij gebruik werd gemaakt van zowel de VSA als de VAI. Uit de studie is
gebleken dat sprekers met de ziekte van Parkinson in een vroeg stadium van de ziekte in
vergelijking tot gezonde sprekers een verhoogde formantwaarde van de F2u laten zien en een
kleinere VSA hebben. Ook is er bij sprekers met de ziekte van Parkinson minder goed
onderscheid te maken tussen de tweede formanten van de klinker /i/ en /u/. De VAI laat voor
de taken zinnen herhalen, de leestaak en de monoloog formantcentralisatie zien bij de
sprekers met de ziekte van Parkinson.
In een onderzoek van Skodda et al. (2009) is het effect van Levodopa op spraak op de korte- en de lange-termijn geanalyseerd bij personen met de ziekte van Parkinson in vroege stadia van de ziekte. Aan het onderzoek hebben 23 personen met de ziekte van Parkinson deelgenomen. De participanten hebben een vrije spreektaak en een voorleestaak uitgevoerd om de spraak te analyseren. Door middel van de Unified Parkinson’s Disease Rate Scale III (UPDRS III) (Goetz et al., 2007) is de ernst van de stoornis in de motorfunctie en de spraak van de sprekers met de ziekte van Parkinson beoordeeld. Deze test wordt gebruikt om het longitudinale verloop van de ziekte te volgen. Uit de resultaten van de UPDRS III komt naar voren dat er een significante verbetering was na inname van Levodopa bij de motorfunctie.
Daarentegen zijn er geen significante verbeteringen gevonden voor fonatie, intonatie, articulatie en spreeksnelheid in de ON state, zowel op de korte als de lange termijn. Voor vijf personen is er een positieve invloed gevonden van de inname van Levodopa op de articulatie van klinkers.
Okada, Toda en Murata (2015) hebben het effect van Levodopa onderzocht op de articulatie van geïsoleerde klinkers bij 21 personen met een matige tot ernstige vorm van de ziekte van Parkinson. De participanten hebben de Japanse klinkers /a/, /i/, /u/, /e/ en /o/ voor een duur van minimaal 0,4 seconden aangehouden op een voor de spreker comfortabele toonhoogte en volume. De relatie tussen de Levodopa concentratie in de hersenen, de spraakopnames en de motorfunctie na de inname van Levodopa zijn onderzocht, door deze op verschillende momenten na de inname van de medicatie met elkaar te vergelijken. Na de inname van Levodopa was er een aanzienlijke vergroting van de VSA, al kwam deze niet tot dezelfde grootte als die van gezonde sprekers. Uit de resultaten bleek dat verhogingen of verlagingen in het de concentratie van Levodopa in de hersenen na de behandeling samengingen met de vergroting of verkleining van de VSA. Dit suggereert dat dysfunctie in de articulatie van klinkers is gebaseerd op de pathologie van dopamine in de hersenen (Okada et al., 2015).
Tot op heden is er weinig onderzoek gedaan naar de variabiliteit in de spraakproductie in verloop van tijd. In een recent onderzoek van Heald en Nusbaum (2015) is de variabiliteit van de klinkerproductie binnen dagen en tussen dagen onderzocht. De variabiliteit in de spraak is onderzocht op negen momenten, verdeeld over drie dagen (drie opnamemomenten per dag). Hierdoor konden zowel verschillen tussen de opnamemomenten als verschillen tussen de dagen onderzocht worden. De participanten waren allen gezonde sprekers. De acht deelnemende participanten hebben zeven verschillende klinkers aangehouden in elke spraakopname. Spraakopnames werden gemaakt om negen uur in de ochtend, drie uur ’s middags en negen uur ’s avonds. Uit de resultaten blijkt dat er gedurende de dag een verandering van de F0 en F1 waarde plaatsvindt voor alle zeven klinkers. De F2 en F3 waarde bleven wel stabiel gedurende de dag. Deze verandering vond niet plaats wanneer verschillen in klinkerproductie tussen de dagen werd onderzocht. De waarde van de F0, F1, F2 en F3 veranderde niet significant tussen de dagen. Dit suggereert dat sprekers in staat zijn klinkers met een grote betrouwbaarheid te produceren.
1.3 Stemkwaliteit
Een groot aantal sprekers met de idiopathische ziekte van Parkinson leidt ook aan dysfonie (Yang et al., 2014). Dysfonie is een stoornis in de fonatie waardoor de productie van normale spraakklanken verslechtert (Benninger, Ahuja, Gardner & Grywalksi, 1998).
Dysfonie kan worden veroorzaakt door neurologische stoornissen, zoals de ziekte van
Parkinson, waardoor laryngeale zenuwbanen onderbroken worden en interfereren met de
normale trilling van de stemplooien tijdens uitademing (Vaziri, Almasganj & Behroozmand,
2010). De stem van een spreker met dysfonie wordt gekarakteriseerd door heesheid/schorheid
of een zwakke fonatie (Behroozmand, & Almasganj, 2007).
Om abnormaliteiten in de stem te meten, bestaan verschillende akoestische maatstaven. Jitter, shimmer en harmonic-to-noise ratio zijn de meest gebruikte maatstaven voor akoestische analyses (Heman-Ackah et al., 2003). Jitter meet de instabiliteit van de frequentie in het spraaksignaal. Shimmer meet de mate van instabiliteit van de amplitudes in het spraaksignaal. Harmonic-to-noise ratio is een maatstaaf om de verhouding tussen harmonisch geluid van de stem en ruis in de stem te meten (Ferrand, 2007). Een spraaksignaal met meer jitter en shimmer is minder periodiek, wat een mindere kwaliteit van de stem betekent (Cushnie-Sparrow, Adams, Abeyesekera, Pieterman, Gilmore & Jog, 2018). Een hoge waarde van de harmonic-to-noise ratio betekent dat het spraaksignaal weinig ruis bevat, wat een betere stemkwaliteit betekent. Deze maatstaven zijn gebaseerd op het vermogen om veranderingen in de fundamentele frequentie in het spraaksignaal te meten. In milde dysfonische spraak, met een redelijk periodiek spraaksignaal, zijn deze akoestische analyses mogelijk. Echter naarmate de spaak meer dysfonisch is, en het spraaksignaal minder periodiek, zijn veranderingen in de fundamentele frequentie moeilijk te meten. Hierdoor zijn maatstaven die gebaseerd zijn op het meten van veranderingen in frequentie minder betrouwbaar.
Een nieuw en betrouwbaar akoestisch meetinstrument voor het meten van de stemkwaliteit is de Cepstral Peak Prominence (CPP) (Maryn, Roy, De Bodt, Van Cauwenberge & Corthals 2009). De CPP is een maat voor de harmonie in een spraakopname (Hillenbrand, Cleveland & Erickson, 1994; Hillenbrand & Houde, 1996; Noll, 1964; Noll, 1967). De Cepstral Peak (CP) refereert aan de hoogte van de pieken in het spraakspectrum.
Hillenbrand et al. (1994) introduceerden een genormaliseerde variant van de CP, genaamd de Cepsral Peak Prominence (CPP) (Skowronski, Shrivastav & Hunter, 2015). De CPP blijkt een betrouwbare maatstaf voor dysfonie te zijn en is op dit moment de maatstaf die het beste correleert met perceptuele metingen voor dysfonie (Heman-Ackah, Michael & Goding, 2002;
Heman-Ackah et al., 2003; Halberstam, 2004; Eadie & Baylor, 2006; Maryin, Dick, Vandenbruaene, Vauterin & Jacobs, 2009; Awan, Roy & Dromey, 2009; Shrivastav &
Camacho, 2010; Radish Kumar, Bhat & Prasad, 2010; Balasubramanium, Bhat, Gahim &
Raju, 2011). De CPP wordt berekend via een algoritme (Heman-Ackah et al., 2014). Om de
CPP te berekenen, wordt de lineaire regressie trend van het spectrum (in dB) berekend in een
reeks frequenties rond de CP. De verschillen tussen de CP en de regressielijn bij de
frequenties van de CP wordt de CPP genoemd (zie Figuur 2) (Skowronski et al., 2015). Het
algoritme dat de meest betrouwbare waarde produceert is het smoothing algoritme ontwikkeld
door Hillenbrand voor spraakopnames met lopende spraak, genaamd de Smoothed Cepsral
Peak Prominence (CPPS) (Heman-Ackah et al., 2002; Heman-Ackah et al., 2003; Maryin et
al., 2009; Heman-Ackah, 2004). Hoe meer periodiek het spraaksignaal is, hoe groter de mate
van harmonie en hoe groter de waarde van de CPP. Een normale CPPS waarde in een
spraakopname met lopende spraak is gedefinieerd als 4.0 of hoger. Een waarde onder de 4.0
geeft aan dat er sprake is van dysfonie (Heman-Ackah et al., 2014).
Figuur 2 Een voorbeeld van een cepstrum, waardoor door middel van de cepstral peak (CP)
en de regressielijn (diagonale lijn in het cepstrum) de Cepstral Peak Prominence (CPP) berekend wordt (Heman-Ackah et al., 2003).Een versie van de CPPS is recentelijk geïmplementeerd in het programma PRAAT (Boersma & Weenink, 2018). In een studie van Maryn en Weenink (2015) zijn de berekeningen van de CPPS in het originele programma Speechtool (Hillenbrand, 1994) en PRAAT (Boersma & Weenink, 2018) met elkaar vergeleken. Opnames van aangehouden klinkers en lopende spraak van participanten met verschillende spraakstoornissen zijn geanalyseerd in beide programma’s om de CPPS te berekenen. In het onderzoek werd gevonden dat de uitkomsten van de twee CPPS methoden zeer vergelijkbaar zijn. Dit zorgt voor een vergroting van de klinische betrouwbaarheid van beide methoden als maatstaven voor de ernst van de dysfonie.
Gamboa et al., (1997) hebben akoestische stemanalyses uitgevoerd bij sprekers met de ziekte van Parkinson die behandeld worden met dopaminerge medicijnen, waaronder Levodopa. In deze studie namen 41 sprekers met de ziekte van Parkinson deel, hiervan werden er 37 sprekers behandeld met Levodopa. Voor de stemanalyses werd apparatuur gebruikt om zowel het spraaksignaal via de microfoon als het laryngografische signaal (zicht op de stembanden via röntgen) te meten. Om de stemanalyses te kunnen uitvoeren, hebben de sprekers de klinker /a/ aangehouden en een korte zin uitgesproken. Hierbij is onderzoek gedaan naar jitter, shimmer en harmonic-to-noise ratio. Uit de analyses is gebleken dat de sprekers met de ziekte van Parkinson een significant hogere fundamentele frequentie (F0) en jitter hebben, een lagere harmonic-to-noise ratio, een lagere spraakintensiteit en minder variatie in frequentie tijdens het spreken in vergelijking tot gezonde sprekers. Uit de röntgenanalyse is ook gebleken dat 14,6% van sprekers met de ziekte van Parkinson tremoren in de stembanden vertoonden. Wanneer onderzoek werd gedaan naar de duur en de ernst van de ziekte onder de participanten, werden er geen significante verschillen gevonden wat betreft de stemanalyses. Wel was er een verband tussen de ernst van de ziekte en de tremor in de stem bij de sprekers met de ziekte van Parkinson.
Het effect van Levodopa op de vocale functies is tevens onderzocht door Sanabria et
al. (2001) bij sprekers met de ziekte van Parkinson. Aan de studie hebben 21 participanten
met de ziekte van Parkinson deelgenomen. Zij hebben drie keer de klinker /a/ aangehouden op
een comfortabele toonhoogte en volume voor minimaal twee secondes. Dit werd uitgevoerd in
twee verschillende condities, namelijk de OFF state en de ON state van Levodopa. Levodopa
heeft de frequentie parameters (F0, F1 en F2) significant verbeterd. Deze verbetering betekent
een waarde die dichter bij de normale formantwaarde ligt. Voornamelijk de fundamentele frequentie (F0) is in de ON state verbeterd. Na de inname van Levodopa is er in verminderde mate sprake van jitter, zachte fonatie en trilling in de stem. De auteurs stellen dat een verbetering in de F0 een gevolg kan zijn van de behandeling met Levodopa, vanwege een eventueel verminderde hypokinesie en rigiditeit van de stembanden.
De effecten van medicatie op de beperkingen in de spraak bij sprekers met de ziekte van Parkinson is onderzocht door d’Alatri et al., (2008). 12 sprekers met idiopathische ziekte van Parkinson namen deel aan het onderzoek. De sprekers hebben de klinker /a/ op een comfortabele toonhoogte en luidheid aangehouden voor ten minste vijf seconden. Harmonic- to-noise ratio, jitter en shimmer zijn de parameters die werden onderzocht. Uit de resultaten blijkt dat de medicatie geen significatie verbeteringen oplevert voor jitter, shimmer en harmonic-to-noise ratio in de ON state in vergelijking tot de OFF state. Daarentegen is er een significante verbetering gevonden wat betreft tremor van de stembanden in de ON state in vergelijking tot de OFF state bij de sprekers met de ziekte van Parkinson.
In een studie van Santos et al. (2010) is de spraak van sprekers met de ziekte van Parkinson op een perceptuele als een akoestische manier onderzocht, waarbij de ON en OFF state met elkaar vergeleken werden. In deze longitudinale studie participeerden vijf participanten met idiopathische ziekte van Parkinson en vijf gezonde sprekers. De participanten hebben voor de analyse de klinker /a/ aangehouden. De akoestische parameters bestonden uit fundamentele frequentie (F0), jitter, shimmer en harmonic-to-noise ratio en de Voice Turbulence Index (VTI). Met de VTI kan het niveau van energie van hoge frequentie ruis in de spraakopname worden berekend. Uit de statistische analyse is gebleken dat de gemiddelde fundamentele frequentie bij sprekers met de ziekte van Parkinson hoger is dan bij gezonde sprekers, zowel in de OFF state als de ON state. De waarde voor de parameter shimmer was hoger voor sprekers met de ziekte van Parkinson in de OFF state in vergelijking met de ON state. De waarde voor deze parameter nam dus na inname van de medicatie af.
Jitter had voor de sprekers met de ziekte van Parkinson in de OFF state een hogere waarde dan in de ON state, wat betekent dat deze waarde af nam na inname van Levodopa. De parameters harmonic-to-noise ratio en VTI waren hoger bij de sprekers met de ziekte van Parkinson in vergelijking met gezonde sprekers. Wel waren deze scores in de ON state lager dan in de OFF state van Levodopa voor sprekers met de ziekte van Parkinson. Uit de perceptuele metingen is geconcludeerd dat 60% van de sprekers met de ziekte van Parkinson in de OFF state gematigde dysfonie bleek te hebben en 40% milde dysfonie. Van de participanten met de ziekte van Parkinson had 80% in de ON state een gematigde dysfonie en 20% van de participanten een milde dysfonie.
In een onderzoek van Fabbri et al. (2017) zijn de veranderingen in de spraak en stem
bij 24 sprekers met de ziekte van Parkinson in een laat stadium van de ziekte na de inname
van Levodopa onderzocht. De stemkwaliteit is onderzocht door de fundamentele frequentie en
de variabiliteit van de fundamentele frequentie. Jitter en pitch break time werden onderzocht
om de stemstabiliteit te meten. Een pitch break houdt in dat de stem plotseling overslaat naar
een hogere toon, wanneer de spreker een hoge toon maakt (Thomas, n.d.). Elke participant
heeft taken uitgevoerd die bestonden uit het aanhouden van de klinker /a/ op een voor hen
comfortabele toonhoogte en luidheid, het naspreken van een zin bestaande uit 8 woorden,
waarvan 14 syllaben en het voorlezen van vijf woorden en zinnen. De fundamentele
frequentie bleek in de ON state van Levodopa toegenomen, wat een betere stemkwaliteit geeft
in de ON state dan in de OFF state van Levodopa, maar dit verschil was niet significant. Wat
betreft de stemstabiliteit zijn in de ON state voor zowel jitter als pitch break time
verbeteringen gevonden ten opzichte van de OFF state, maar deze verbeteringen waren ook
niet significant. De variabiliteit van de fundamentele frequentie is lichtelijk afgenomen na de
inname van Levodopa, maar wederom bleek dit resultaat niet significant. Wanneer de
onderzochte aspecten worden samengenomen, laten de resultaten derhalve geen significante verbeteringen zien voor spraak en stem van sprekers met de ziekte van Parkinson na de inname van Levodopa.
Tot op heden is er weinig onderzoek gedaan naar de stemkwaliteit van sprekers met de ziekte van Parkinson, en het effect van Levodopa op de stemkwaliteit, door middel van het meten van de CPP. Recentelijk hebben Cushnie-Sparrow et al. (2018) het effect van Levodopa op de stemkwaliteit bij 51 sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht. De sprekers hebben de klinker /a/ zo vast mogelijk aangehouden. Via perceptuele en akoestische metingen is de stemkwaliteit gemeten. Akoestische metingen omvatten jitter, shimmer, harmonic-to-noise ratio, Cepstral Peak Prominince (CCP) en de Acoustic Voice Quality Index (AVQI). Wanneer het verschil tussen de ON en OFF state van de volledige groep participanten werd onderzocht, werd er geen significant verschil gevonden in stemkwaliteit tussen ON en OFF state bij de sprekers met de ziekte van Parkinson. Wanneer de participanten werden verdeeld in twee groepen op basis van de ernst van de ziekte, werd een verschil in stemkwaliteit gevonden voor en na de inname van Levodopa. Ook werd er een correlatie gevonden tussen de grootte van de Levodopa gerelateerde verbeteringen in stemkwaliteit en de ernst van de stoornis.
1.4 Prosodie
Prosodie is een belangrijk aspect van de taal en het is noodzakelijk voor het overbrengen van informatie (Tykalova, Rusz, Cmeila, Ruzickova & Ruzicka, 2014). Door middel van prosodie kan men bijvoorbeeld aangeven dat er een vraag gesteld wordt, kan men sarcasme of cynisme uitdrukken of emoties. Een techniek die door sprekers gebruikt wordt om deze informatie uit te drukken, is het leggen van nadruk op een bepaald woord of een bepaalde syllabe. Hierbij wordt voornamelijk gebruik gemaakt van drie prosodische kenmerken, namelijk toonhoogte, intensiteit (luidheid) en duur (Bolinger, 1958; Lehiste, 1976).
Prosodische moeilijkheden lijken een kenmerk te zijn van hypokinetische dysartrie bij sprekers met de ziekte van Parkinson (Skodda, Rinsch & Schlegel, 2009). Dit wordt ook wel dysprosodie genoemd (Pietrosemoli & Mora, 2002). Hierbij kan onderzoek gedaan worden naar de intensiteit van de spraak, verschillen in toonhoogte, spreeksnelheid en vloeiendheid (Rektorova et al., 2016). Uit eerder onderzoek is gebleken dat beperkingen in de prosodie niet correleren met beperkingen in de bewegingen van de ledematen bij sprekers met de ziekte van Parkinson en ook niet verbeteren door de behandeling met Levodopa of Deep brain stimulation (DBS) (Skodda et al., 2014).
De prosodische kenmerken van de spraak vereisen een samenspel en fijne coördinatie van meerdere spraaksubsystemen en structuren (Plowman-Prine et al., 2009). De prosodische moeilijkheden die in deze studie zijn waargenomen worden waarschijnlijk veroorzaakt door stoornissen in de respiratoire en laryngeale subsystemen en structuren bij sprekers met de ziekte van Parkinson. Wat betreft de respiratie dragen vermindering van de vitale capaciteit (Izuierdo-Alonso, Jiménez-Jiménez, Cabrera-Valdivia & Mansilla-Lesmes, 1994), vermindering van de totale luchtuitstroom bij maximale fonatie (Mueller, 1971), verlaging van de intra-orale luchtdruk tijdens het produceren van klinkers en consonanten (Schiffman, 1985), abnormale patronen van de luchtstroming (Schiffman, 1985; Vincken et al., 1984) en abnormale activatie van de ademspieren (Murdoch, Chenery, Bowler & Ingram, 1989;
Solomon & Hixon, 1993) waarschijnlijk bij aan de fysiologische flexibiliteit die nodig is voor het produceren van variatie in spraakintensiteit, toonhoogte en klemtoon (Darley, Aronoson &
Brown, 1969). In het huidige onderzoek naar prosodie bij sprekers met de zieke van
Parkinson zal onderzocht worden of de toonhoogte in spraakopnames voor en na de inname
van Levodopa verschilt.
De prosodische vaardigheden van sprekers met de ziekte van Parkinson zijn onderzocht in een studie van Tykalova et al. in 2014. Hierbij werd onderzoek gedaan naar de vaardigheid bij het uitspreken van zinnen met het gebruik van contrastieve klemtonen. Dit houdt in dat de participanten een zin uitspraken waarbij de klemtoon op een woord of syllabe ligt, waar deze niet hoort te liggen. Hierdoor werd onderzocht of de sprekers woorden of syllaben konden uitlichten door middel van prosodie. Uit de resultaten is gebleken dat de sprekers met de ziekte van Parkinson een significant gemiddeld hogere toonhoogte hadden wanneer woorden of syllaben werden uitgelicht door het gebruik van prosodie. Bij het gebruik van toonhoogte bij het uitlichten van woorden of syllaben, zijn geen significante verschillen gevonden in gemiddelde toonhoogte tussen de participanten met Parkinson en de gezonde sprekers. Wanneer onderzoek werd gedaan naar het bereik van de toonhoogte bij het gebruik van contrastieve klemtoon, werden er significante verschillen gevonden tussen de sprekers met en zonder de ziekte van Parkinson. De sprekers met de ziekte van Parkinson verhoogden hun toonhoogte bij het gebruik van klemtonen, maar dit bereik was minder groot dan bij gezonde sprekers.
In een onderzoek van Goberman et al. (2002) zijn de fonetische kenmerken van de spraak van sprekers met de ziekte van Parkinson voor en na de inname van Levodopa onderzocht. Negen sprekers met de ziekte van Parkinson hebben in drie sessies spreektaken uitgevoerd. De spreektaak bestond uit het aanhouden van klinkers, zowel op een zo zacht mogelijk volume als een zo hard mogelijk volume. Hierdoor kon het volledige bereik van de intensiteit in kaart gebracht worden. Vervolgens moesten de klinkers zo lang mogelijk aangehouden worden. De laatste taak bestond uit het lezen van een paragraaf op een voor de participanten comfortabele snelheid, toonhoogte en luidheid. Hieruit bleek dat de variabiliteit van de toonhoogte (F0; fundamentele frequentie) bij de uitspraak van klinkers en de gemiddelde toonhoogte hoger was bij sprekers met de ziekte van Parkinson in vergelijking tot gezonde sprekers. Binnen de groep met sprekers met de ziekte van Parkinson werden er kleine onderlinge verschillen gevonden, maar bij enkele individuele sprekers werden er fonetische verbeteringen gevonden na de inname van Levodopa.
De effecten van Levodopa op de spraak bij sprekers met de ziekte van Parkinson werd ook onderzocht door Plowman-Prine et al. (2009). Verschillende aspecten van de spraak werden onderzocht, waaronder respiratie, fonatie, resonantie, articulatie, prosodie en spreektempo. De sprekers met de ziekte van Parkinson hebben een passage uit een tekst hardop voorgelezen, eenmaal in de OFF state en eenmaal in de ON state van Levodopa. Uit de resultaten is gebleken dat prosodie het meest was aangetast bij de sprekers met de ziekte van Parkinson. Met betrekking tot de prosodie was er sprake van onnauwkeurigheid in de spraak, weinig variatie wat betreft de spraakintensiteit/luidheid, eentonigheid en minder gebruik van nadruk/klemtoon Verder waren er geen significante verschillen gevonden in de spraak tussen de ON en de OFF state bij sprekers met de ziekte van Parkinson.
In een studie van Skodda, Grönheit en Schlegel (2011) is onderzoek gedaan naar de
intonatie bij sprekers met de ziekte van Parkinson. Hierbij is onderzoek gedaan naar de
toonhoogte en de variabiliteit in toonhoogte bij sprekers met de ziekte van Parkinson door
middel van een voorleestaak bestaande uit vier complexe zinnen. Uit de analyse is gebleken
dat sprekers met de ziekte van Parkinson de tekst voorlazen met een significant lagere
toonhoogte in vergelijking tot gezonde sprekers. Ook lieten de sprekers met de ziekte van
Parkinson significante veranderingen in toonhoogte zien tussen de eerste en de laatste zin van
de voorleestaak. Hierbij nam de variabiliteit in toonhoogte van zin één naar zin vier steeds
verder af, wat betekent dat de zinnen met steeds minder intonatie werden uitgesproken. De
inname van Levodopa liet geen effect zien op de variabiliteit van de toonhoogte wanneer
gekeken werd naar de hele gelezen passage. Daarentegen werd de variabiliteit in toonhoogte
tussen de eerste en laatste zin gereduceerd door de inname van Levodopa, wat inhoudt dat de
zinnen met meer intonatie uitgesproken bleven worden in vergelijking tot de uitspraak voor de inname van Levodopa.
1.5 Huidig onderzoek
In het huidige onderzoek wordt onderzoek gedaan naar de uitspraak van klinkers, de stemkwaliteit en de prosodie van Nederlandse sprekers met de ziekte van Parkinson. Het verschil tussen de dagen van de opnamemomenten, tussen de verschillende opnamemomenten en het verschil voor (OFF state) en na (ON state) de inname van Levodopa zal onderzocht worden. De verschillende momenten worden met elkaar vergeleken om te onderzoeken of de spraak gedurende de dag varieert. De verschillende dagen worden met elkaar vergeleken om te onderzoeken of de spraak gedurende de dagen betrouwbaar kan worden geproduceerd. Vier participanten met de ziekte van Parkinson hebben over een periode van vier weken vier dagen lang, vijfmaal per dag spraakopnames van woordenlijsten bestaande uit gestandaardiseerde zinnen met doelwoorden gemaakt. Het eerste moment is voor de inname van Levodopa, ook wel de OFF state genoemd, de andere vier momenten zijn na de inname van Levodopa, ook wel de ON state genoemd. De uitspraak van klinkers wordt onderzocht door middel van de Vowel Articulation Index (VAI), berekend over alle doelklinkers (een specifieke klinker in het doelwoord) in de spraakopname. De stemkwaliteit wordt onderzocht door middel van de Smoothed Cepstral Peak Prominence (CPPS) in het programma Speechtool van Hillenbrand et al. (1994). Hiervoor wordt gebruik gemaakt van drie zinnen in de spraakopname. De prosodie wordt onderzocht door te kijken naar de variatie in fundamentele frequentie (F0), berekend in het programma Praat (Boersma & Weenink, 2018) over drie zinnen uit de spraakopname. Hierdoor wordt een zo volledig mogelijk beeld geschetst van de spraak van sprekers met de ziekte van Parkinson in de OFF en de ON state van Levodopa. Naar aanleiding van de al bestaande literatuur over de effecten van Levodopa op de spraak bij sprekers met de ziekte van Parkinson worden de volgende hypotheses gesteld. De uitspraak van klinkers zal in de ON state (na inname van Levodopa) significant verbeterd zijn in vergelijking tot de uitspraak van klinkers in OFF state (voor inname van Levodopa). Dit in tegenstelling tot de stemkwaliteit en de prosodie. Deze zullen niet significant verbeteren na de inname van Levodopa (ON state) in vergelijking tot het moment voor de inname van Levodopa (OFF state).
2. Methode
2.1 Participanten
In het onderzoek hebben in totaal vier participanten met idiopathische ziekte van Parkinson deelgenomen. De participanten bestonden uit twee mannen en twee vrouwen. De leeftijd van de participanten met de ziekte van Parkinson ligt tussen de 62 en 73 (
M=67.25, SD=6.08). De demografische gegevens van de participanten met de ziekte van Parkinson zijn weergegeven in Tabel 1. Alle participanten zijn moedertaalsprekers van het Nederlands. Geen van de participanten had een geschiedenis van neurologische stoornissen of depressies. De participanten met de ziekte van Parkinson worden allen behandeld met het medicijn Levodopa, in de vorm van een pil. De medicatie verschilt in dosering, frequentie en het moment van inname bij elke participant. Geen van de participanten is behandeld met Deep Brain Stimulation. De duur van de ziekte varieerde van 6 tot 16 jaar (M = 9.75, SD = 4.50).
Tabel 1
Demografische gegevens van de participanten.
Participant Geslacht Leeftijd Diagnose PD Tijd in jaren na aanvang van
de ziekte
PD 1 Man 62 2013 6
PD 2 Man 72 2009 10
PD 3 Vrouw 62 2012 7
PD 4 Vrouw 73 2003 16
2.2 Materiaal
In dit onderzoek is de spraak van sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht door middel van woordenlijsten. Hierin werden gestandaardiseerde zinnen (‘carrier phrases’) gebruikt, waarbij in elke zin een ander doelwoord voorkwam, “Hij heeft weer doelwoord gezegd”. In de Appendix zijn alle doelzinnen weergegeven. In de doelwoorden werd altijd gebruik gemaakt van plofklanken en vocalen. Deze combinatie van klanken is gebruikt om de invloed van coarticulatie zo beperkt mogelijk te houden. Deze gestandaardiseerde zinnen met doelwoorden zijn op kaarten geschreven.
2.3 Procedure
Als de participant geschikt voor het onderzoek werd bevonden, werd deze thuis bezocht door een testleider voor een uitgebreide uitleg over het onderzoek, de woordenlijsten en de opnameapparatuur. Ook werd er onder leiding van de testleider een testsessie gedaan, waardoor de participanten het werken met de woordenlijsten en de opnameapparatuur in de praktijk konden oefenen en eventuele vragen direct konden stellen. De volgende opnames deden de participanten zelf, zonder begeleiding thuis. De spraakopnames zijn gemaakt in samenwerking met een gezonde spreker. Dit was de partner of vriend(in) van de spreker met de ziekte van Parkinson. Hierdoor was het gemakkelijk meerdere keren per dag samen spraakopnames te maken. De zinnen met doelwoorden zijn op kaarten geschreven, waardoor de participant steeds één zin pakt en pauzes laat vallen bij het pakken van een nieuwe kaart.
Dit zorgt voor randomisering van de zinnen, meer rust tijdens het oplezen en een lager spreektempo. Of de spreker met de ziekte van Parkinson of de gezonde spreker begon met het oplezen, mochten de participanten zelf beslissen, hier was geen vaste volgorde voor. Vier dagen over een periode van vier weken werden de woordenlijsten vijf momenten per dag hardop opgelezen. Hierbij was het eerste opnamemoment in de OFF state van Levodopa, wat wil zeggen dat er op dit moment van opnemen nog geen medicatie ingenomen was. Het tweede moment werd opgenomen na het eerste moment van inname van de medicatie, oftewel de ON state van Levodopa. Het derde, vierde en het vijfde opnamemoment waren ook in de ON state van Levodopa. Dit staat verder beschreven in Tabel 2. De precieze opnametijden verschilden per participant, omdat de tijd van inname van de medicatie bij iedere participant verschilde.
Voor het maken van de spraakopnames werd gebruik gemaakt van een opnameapparaat (iRig Pro Duo), een microfoon (Two Shure WH20) en een smartphone (Motorola Moto C Plus). Voor een goed hoorbare opname werd gebruik gemaakt van een microfoon, waarbij de spraak via het opnameapparaat wordt omgezet in een digitaal signaal op de smartphone. De spraakopnames werden vervolgens automatisch in een online opslag op een computer gezet, waarna deze verder geanalyseerd konden worden.
Tabel 2
Momenten van inname van Levodopa en het maken van de spraakopnames.
Opnamemoment ON/OFF state Tijd tussen inname Levodopa en opnamemoment
Moment 1 OFF 15 minuten voor inname Levodopa (ochtend)
Moment 2 ON 60 minuten na inname Levodopa (ochtend)
Moment 3 ON 120 minuten na inname Levodopa (ochtend)
Moment 4 ON 60 minuten na inname Levodopa (einde van de
middag/avond)
Moment 5 ON 120 minuten na inname Levodopa (einde van de
middag/avond) 2.4 Analyse
2.4.1 Uitspraak van klinkers
De spraakopnames werden geanalyseerd in het programma PRAAT (Boersma &
Weenink, 2018). Hier werd een ORT tier gecreëerd om de doelwoorden te markeren. Door middel van woordgrenzen (boundaries) werd het begin en het eind van het woord aangegeven. Vervolgens konden deze bestanden worden verwerkt in WebMAUs (Kisler, Reichel & Schiel, 2017; Poerner & Schiel, 2018), waardoor automatisch ook de klinkergrenzen bepaald werden en in PRAAT te zien waren. Hierna werd in het programma MATLAB (MATLAB, 2010) de formanten (F1 en F2) van de klinkers /a/, /i/ en /u/ bepaald.
Deze waren nodig om de VAI te berekenen. De factor ‘geslacht’ werd meegenomen in de analyse, om te onderzoeken of de anatomische verschillen tussen mannelijke en vrouwelijke sprekers invloed gehad heeft op de resultaten. Ook werd de factor ‘state’ meegenomen in de analyse om een vergelijking te kunnen maken tussen de ON en OFF state van Levodopa.
Voor aanvullende toetsende statistiek werd gebruik gemaakt van een lineaire regressie analyse in R (R Core Team, 2013), waarbij een vergelijking werd gemaakt tussen de VAI in de ON state en de OFF state van Levodopa bij personen met de ziekte van Parkinson.
2.4.2 Stemkwaliteit
De stemkwaliteit van sprekers met de ziekte van Parkinson werd onderzocht door middel van de Cepstral Peak Prominince Smooth (CPPS). De CPPS werd berekend door middel van het programma Speechtool (Hillenbrand et al., 1994) vanuit de opdrachtenprompt van de computer. Hierbij werd voor elk opnamemoment van elke participant (per participant N=20, totaal N=80) de gemiddelde CPPS berekend. Het verschil in stemkwaliteit is onderzocht tussen de verschillende dagen van de opnamemomenten, de verschillende opnamemomenten en tussen de ON en OFF state van Levodopa. Ook werd de factor
‘participant’ meegenomen in de analyse, om te onderzoeken of één of meerdere participanten invloed heeft gehad op de resultaten. De stemkwaliteit is door middel van een lineaire regressie analyse onderzocht, uitgevoerd in SPSS (IBM Corp, 2017). Pearsons Correlatietest is gebruikt om te onderzoeken of er significante correlaties bestaan tussen de verschillende variabelen.
2.4.3 Prosodie
De prosodie van sprekers met de ziekte van Parkinson werd berekend door middel van
de variatie in toonhoogte (fundamentele frequentie, F0). Hierbij is in het programma PRAAT
(Boersma & Weenink, 2018) de gemiddelde toonhoogte van drie zinnen uit elk
opnamemoment berekend met bijbehorende standaarddeviatie. De drie zinnen bestaan uit de
derde, vierde en vijfde doelzin van het opnamemoment, tenzij hier bijvoorbeeld een
verspreking, hapering of overmatige ruis in voorkwam. In dat geval is de eerst volgende goed
uitgesproken doelzin genomen om tot een totaal van drie zinnen te komen. Er is voor gekozen
om de eerste twee zinnen in de opname niet mee te nemen in de analyse, zodat de participant
gewend is aan de spreektaak en de derde, vierde en vijfde zin in de spraakopname
representatief zijn voor de hele opname. De variabiliteit in de prosodie werd onderzocht
tussen de verschillende dagen van de opnamemomenten, de verschillende opnamemomenten
en tussen de ON en OFF state van Levodopa. In de analyse is gewerkt met de
standaarddeviatie van de F0, om het verschil in variabiliteit in de F0 te onderzoeken. Hoe hoger de variabiliteit in de F0, des te groter is de mate van het gebruik van prosodie. De factor
‘participant’ is meegenomen in de analyse, om te onderzoeken of één of meerdere participanten invloed heeft/hebben gehad op de resultaten. Om de variabiliteit in de prosodie te onderzoeken is een lineaire regressie analyse uitgevoerd in SPSS (IBM Corp, 2017). Ook is door middel van Pearsons Correlatiecoëfficiënt onderzocht of er correlaties bestaan tussen de verschillende variabelen.
3. Resultaten
In de huidige studie wordt de variatie in de spraak bij sprekers met de ziekte van Parkinson onderzocht. Hierbij worden drie verschillende aspecten van de spraak onderzocht, namelijk de uitspraak van klinkers, de stemkwaliteit en de prosodie. Er wordt onderzocht of er variatie in de spraak is tussen de verschillende dagen, tussen de verschillende opnamenmomenten en of er een effect van Levodopa is. Voor de analyse is gebruik gemaakt van een lineaire regressie analyse.
3.1 Uitspraak van klinkers
De uitspraak van klinkers is onderzocht door middel van de Vowel Articulation Index (VAI). Hierbij is onderzoek gedaan naar de effecten van Levodopa op de uitspraak van klinkers bij de participanten met de ziekte van Parkinson. Op basis van een lineaire regressie model kwam naar voren dat de variabelen ‘state’ en ‘geslacht’ de beste voorspellers waren in de analyse. Zowel state (ON/OFF state,
, F(
1, 131)
=6.46, p<0.01) en geslacht (man/vrouw, F (1, 5)=7.34, p<0.01 ) bleken effect te hebben op de analyse. Variabelen zoals dag, sessie en tijd droegen niet bij aan het model en zijn daarom niet meegenomen in de analyse.
De gemiddelde formantwaarden van de eerste en tweede formant van de klinkers /a/, /i/ en /u/ zijn per participant in Tabel 3 weergegeven. Ook de VAI score per participant zijn in de tabel weergegeven.
Omdat geslacht een rol speelt in de analyse, zijn in Tabel 4 de gemiddelde scores van de formanten weergegeven voor mannelijke en vrouwelijke sprekers met de ziekte van Parkinson.
Tabel 3
Gemiddelde scores van de formanten /i/, /u/ en /a/ per participant, met de bijbehorende VAI scores in de ON state.
Participant F1i F2i F1u F2u F1a F2a VAI
1 362.73 2010.02 380.23 920.86 736.07 1299.16 0.93
2 373.36 1970.68 406.48 942.42 689.97 1398.41 0.85
3 276.41 2566.82 322.79 860.40 957.06 1493.64 1.19
4 251.69 1992.54 276.97 1139.23 688.83 1417.94 0.87
Tabel 4
Gemiddelde (
M) formantwaarden van mannelijke en vrouwelijke sprekers met de ziekte van Parkinson (PD).
Formanten
MPD man
MPD vrouw
F1i 332.59 277.79
F2i 1985.71 2562.38
F1u 360.66 326.17
F2u 980.45 859.64
F1a 699.48 957.18
F2a 1368.86 1488.39
Verder is onderzocht of er een verschil is in de uitspraak van klinkers voor en na de inname van Levodopa, dus of er een verschil waarneembaar is tussen de ON state en de OFF state van Levodopa. Uit de resultaten komt naar voren dat er een significant verschil is gevonden voor de uitspraak van klinkers in de ON of OFF state, β=0.01, F(1, 131)=2.54, p<.01 . Dit wil zeggen dat de uitspraak van klinkers significant beter is na inname van Levodopa, oftewel de ON state. In Figuur 3 zijn de gemiddelde scores van de VAI van de opnamemomenten in de ON en OFF state per participant weergegeven. In de Appendix zijn de gemiddelde VAI scores per participant per sessie grafisch weergegeven (zie Appendix). Op bijna alle dagen is er een hogere VAI score bij alle participanten in de ON state te zien. Dit suggereert dat Levodopa een positief effect heeft op de uitspraak van klinkers bij sprekers met de ziekte van Parkinson. Hiermee wordt de hypothese bevestigd. De uitspraak van klinkers zal na de inname van Levodopa bij sprekers met de ziekte van Parkinson significant verbeteren in vergelijking tot momenten waarop geen Levodopa is ingenomen.
Figuur 3 Gemiddelde VAI scores per participant per state.
3.2 Stemkwaliteit
De stemkwaliteit is onderzocht door middel van de Cepstral Peak Prominence Smooth (CPPS) in het programma Speechtool (Hillenbrand, 1994). De gemiddelde score voor participant 1 is
M=2.67(
SD=0.27), voor participant 2
M=4.53(
SD=0.46), voor participant 3
M=4.27(
SD=0.49) en voor participant 4 is
M=3.09(
SD=0.38). Een overzicht van de gemiddelde CPPS scores met bijbehorende standaarddeviaties in de ON en OFF state van Levodopa zijn voor iedere participant in Tabel 5 weergegeven. Alle individuele scores zijn weergegeven in de Appendix. In Tabel 6 zijn de gemiddelde CPPS scores per participant per dag en per sessie weergegeven.
Tabel 5
Gemiddelde CPPS scores per participant in de OFF en ON state van Levodopa.
Participant
MOFF
SDOFF
MON
SDON
1 2.55 0.28 2.70 0.27
2 4.55 0.42 4.52 0.49
3 4.28 0.63 4.26 0.48
4 3.06 0.55 3.10 0.35
Tabel 6
Gemiddelde ( M ) CPPS scores per participant per dag en per sessie.
Participant Dag M Sessie M
1 1
2 3 4
2.71 2.69 2.58 2.72
1 2 3 4 5
2.55 2.55 2.78 2.76 2.73
2 1
2 3 4
4.54 4.39 4.60 4.58
1 2 3 4 5
4.55 4.81 4.67 3.95 4.66
3 1
2 3 4
4.80 3.86 4.20 4.21
1 2 3 4 5
4.28 4.54 3.97 4.19 4.35
4 1
2 3 4
2.98 2.84 3.17 3.42
1 2 3 4 5
3.06 2.81 3.29 3.21 3.20
Een lineaire regressie analyse is uitgevoerd in SPSS (IBM Corp, 2017) om de stemkwaliteit bij sprekers met de ziekte van Parkinson te analyseren. De factoren
‘participant’, ‘dag’ en ‘sessie’ zijn meegenomen als voorspellers in de analyse. Uit de
resultaten is gebleken dat er voor de CPPS score geen significante verschillen zijn gevonden,
F(3,76)=0.31, p=.82, R
2= 0.01 . De drie variabelen ‘participant’, ‘dag’ en ‘sessie’
verklaren samen 1% van de variantie in de CPPS score. Deze factoren zijn tevens afzonderlijk vergeleken. Voor geen van de factoren leverde dit een significant resultaat op. Deze resultaten staan weergegeven in de Appendix.
Ook is er door middel van Pearsons Correlatietest onderzocht of er significante correlaties bestaan tussen de CPPS score en de variabelen ‘participant, ‘dag’ en ‘sessie.
Hieruit is gebleken dat er geen significante correlaties bestaan tussen de CPPS scores en de drie factoren. De correlatie coëfficiënten liggen dicht rond de nul waarde, wat aangeeft dat er een zeer zwakke tot geen correlatie bestaat tussen de CPPS scores en de verschillende factoren, zie Tabel 7. Dit geeft aan dat de variabelen ‘participant, ‘dag’ en ‘sessie’ geen significante invloed uitoefenen op de CPPS scores.
Tabel 7
Correlatiecoëfficiënten (r ) en significantieniveaus ( α ) voor de verschillende factoren.
r α
CPPS – participant 0.104 0.179
CPPS – dag 0.030 0.397
CPPS – sessie -0.001 0.497
3.3 Prosodie
De prosodie is onderzocht door middel van de variabiliteit van de fundamentele frequentie (F0) in de spraakopnames van de participanten met de ziekte van Parkinson. De gemiddelden van de fundamentele frequenties over iedere spraakopname zijn berekend, waar vervolgens de standaarddeviatie van is genomen. Een hoge variabiliteit van de F0 duidt op meer gebruik van prosodie in de spraak gemeten in de spraakopname. Een lage variabiliteit van de F0 duidt op minder gebruik van prosodie in de spraak, gemeten in de spraakopname.
Participant 1 heeft een gemiddelde variabiliteit van de F0 van M=16.27(SD=1.47) . Participant 2 heeft een gemiddelde variabiliteit van de F0 van M=29.82(SD=3.46) . De gemiddelde variabiliteit van de F0 van participant 3 is M=30.41(SD=3.52) en de gemiddelde variabiliteit van de F0 van participant 4 is M=38.25(SD=5.06) . Een overzicht van de gemiddelde variabiliteit van de F0 waarde in de ON en OFF state van Levodopa per participant zijn in Tabel 8 weergegeven. Alle individuele scores van de participanten zijn weergegeven in de Appendix. In Tabel 9 zijn de gemiddelde scores per participant en per dag en per sessie weergegeven.
Tabel 8
Gemiddelde ( M ) F0 waarde per participant in totaal en in de OFF en ON state van Levodopa.
Participant M OFF SD OFF M ON SD ON
1 12.30 0.68 13.31 1.56
2 21.53 1.14 24.67 3.58
3 22.25 2.57 26.21 3.32
4 35.06 3.59 31.27 5.17
Tabel 9
Gemiddelde (
M) standaarddeviatie F0 waarde per participant per dag en per sessie.
Participant Dag
MSessie
M1 1 2 3 4
13,13 12,59 13,51 13,19
1 2 3 4 5
12,30 11,67 13,38 13,47 13,91
2 1
2 3 4
24,55 22,66 24,72 24,23
1 2 3 4 5
21,53 26,05 22,18 26,03 24,40
3 1
2 3 4
25,81 23,86 24,12 27,89
1 2 3 4 5
22,25 25,84 26,39 26,46 26,16
4 1
2 3 4
34,94 34,50 25,96 30,93
1 2 3 4 5
35,06 30,72 29,28 30,27 34,89
Om de prosodie te analyseren is een lineaire regressie analyse uitgevoerd, waarbij de factoren ‘participant’, ‘dag’ en ‘sessie’ zijn meegenomen als voorspellers in de analyse. De statistische analyse laat een significant resultaat zien voor minimaal een van de factoren, F=(3,76 )=50.91, p<0.00, R
2=0.67 . De drie variabelen ‘participant’, ‘dag’ en ‘sessie’
verklaren samen 67% van de variantie in de variabiliteit van de F0. Wanneer de afzonderlijke factoren worden vergeleken, blijkt dat er een significant resultaat bestaat voor de variabele
‘participant’ ( β=3.91 ;t (3,76 )=12.20, p<0.00 ). De overige factoren leveren geen significante verschillen op (zie Tabel 10). Deze resultaten zijn weergegeven in de Appendix.
Tabel 10
Toename (
β), vrijheidsgraden (df), t-waarden (t) en significantieniveaus (
α) voor de verschillende factoren.
Factor
β df t αParticipant 3.91 3 12.220 0.000
*Dag -0.29 3 -0.647 0.519
Sessie 0.49 3 1,392 0.168
* Significante waarde.
Door middel van Pearsons Correlatietest zijn de correlaties tussen de variabiliteit van
de F0 en de variabelen ‘participant’, ‘dag’ en ‘sessie’ onderzocht. Uit de resultaten komt naar
voren dat er een sterke positieve correlatie bestaat tussen de factor ‘participant’ en de
variabiliteit van de F0, r=0.81 . Dit betekent dat de variabele participant sterk in relatie
staan tot de variabiliteit van de F0. De overige factoren leveren geen significante resultaten
op. Dit is weergegeven in Tabel 11. De correlatiecoëfficiënten liggen dicht rond de nul
waarde, wat betekent dat er sprake is van een zeer zwakke tot geen correlatie tussen de
overige factoren ‘dag’ en ‘sessie’.
Tabel 11
Correlatiecoëfficiënten (
r) en significantieniveaus (
α) voor de verschillende factoren.
r α
F0 – participant 0.881 0.000*
F0 – dag -0.069 0.270
F0 – sessie 0.103 0.182
* Significante waarde.
Er is een significante correlatie tussen de variabiliteit in de F0 en de factor
‘participant’. Dit wil zeggen dat individuele participanten zorgen voor een toename in de variabiliteit van de waarde van de F0. Uit de resultaten blijkt echter dat er geen significant resultaat is gevonden voor zowel de factor ‘dag’ als ‘sessie’. Deze variabelen zorgen niet voor een toename in de variabiliteit van de F0.
4. Conclusie
In het huidige onderzoek zijn verschillende aspecten van de spraak onderzocht bij sprekers met de ziekte van Parkinson. De uitspraak van klinkers, de stemkwaliteit en de prosodie zijn onderzocht. Hierbij is onderzoek gedaan naar de vier verschillende dagen, de verschillende opnamemomenten en naar de momenten voor en na de inname van Levodopa (ON/OFF state). Uit de resultaten is gebleken dat de VAI score in de ON state voor de participanten hoger is dan in de OFF state. Hieruit kan worden geconcludeerd dat de uitspraak van klinkers na inname van Levodopa (ON state) significant verbeterd is ten opzichte van het moment voor de inname van Levodopa (OFF state). De eerste gestelde hypothese, waarin wordt gesteld dat Levodopa een significante verbetering zou leveren in de uitspraak van klinkers in de ON state, wordt dus bevestigd.
Uit de analyse naar de stemkwaliteit bij sprekers met de ziekte van Parkinson blijkt dat er geen significant resultaat is gevonden voor zowel de factor ‘dag’ als ‘sessie’. Deze variabelen zorgen niet voor een toename in de CPPS score. Hieruit is af te leiden dat er geen significante verschillen zijn wat betreft de CPPS score tussen de OFF en ON state van Levodopa bij sprekers met de ziekte van Parkinson. De hypothese wordt daarmee bevestigd.
De stemkwaliteit van sprekers met de ziekte van Parkinson verbetert na inname van Levodopa niet significant ten opzichte van de momenten waarbij nog geen Levodopa is ingenomen. De overige variabelen hebben geen invloed gehad op de resultaten.
Uit de analyse naar de variabiliteit van de F0 bij de participanten is gebleken dat de variabelen ‘dag’ en ‘sessie’ geen significante invloed op de variabiliteit van de F0 hadden.
Hieruit is af te leiden dat er geen significante verschillen zijn wat betreft de variabiliteit van de F0 tussen de OFF en ON state van Levodopa bij sprekers met de ziekte van Parkinson. De hypothese wordt daarmee bevestigd. De prosodie van sprekers met de ziekte van Parkinson verbetert na inname van Levodopa niet significant ten opzichte van de momenten waarbij nog geen Levodopa is ingenomen. Wel had de variabele ‘participant’ een significante invloed op de variabiliteit in de F0. Dit wil zeggen dat minimaal één van de participanten een significante invloed op de resultaten heeft gehad.
5. Discussie
