Cortical processing of speech and non-speech sounds in autism and Asperger syndrome

Autism and Asperger syndrome (AS) are neurodevelopmental disorders characterised by deficient social and communication skills, as well as restricted, repetitive patterns of behaviour. The language development in individuals with autism is significantly delayed and deficient, whereas in individuals with AS, the structural aspects of language develop quite normally. Both groups, however, have semantic-pragmatic language deficits. The present thesis investigated auditory processing in individuals with autism and AS. In particular, the discrimination of and orienting to speech and non-speech sounds was studied, as well as the abstraction of invariant sound features from speech-sound input. Altogether five studies were conducted with auditory event-related brain potentials (ERP); two studies also included a behavioural sound-identification task. In three studies, the subjects were children with autism, in one study children with AS, and in one study adults with AS. In children with autism, even the early stages of sound encoding were deficient. In addition, these children had altered sound-discrimination processes characterised by enhanced spectral but deficient temporal discrimination. The enhanced pitch discrimination may partly explain the auditory hypersensitivity common in autism, and it may compromise the filtering of relevant auditory information from irrelevant information. Indeed, it was found that when sound discrimination required abstracting invariant features from varying input, children with autism maintained their superiority in pitch processing, but lost it in vowel processing. Finally, involuntary orienting to sound changes was deficient in children with autism in particular with respect to speech sounds. This finding is in agreement with previous studies on autism suggesting deficits in orienting to socially relevant stimuli. In contrast to children with autism, the early stages of sound encoding were fairly unimpaired in children with AS. However, sound discrimination and orienting were rather similarly altered in these children as in those with autism, suggesting correspondences in the auditory phenotype in these two disorders which belong to the same continuum. Unlike children with AS, adults with AS showed enhanced processing of duration changes, suggesting developmental changes in auditory processing in this disorder.

Autismi ja Aspergerin oireyhtymä (Asperger syndrome, AS) ovat kehityksellisiä neurologisia häiriöitä, joiden keskeisiä piirteitä ovat vaikeudet sosiaalisessa vuorovaikutuksessa ja viestinnässä sekä käyttäytymisen toistavuus ja kapea-alaisuus. Autismiin liittyy huomattava kielen kehityksen vaikeus, kun taas AS:ssa kieli kehittyy melko normaalisti. Sekä autistisilla että AS-henkilöillä on kuitenkin vaikeuksia kielen vuorovaikutuksellisessa käytössä. Tässä väitöskirjassa tutkittiin, miten autistiset ja AS-henkilöt erottelevat puheäänteissä ja ei-kielellisissä äänissä tapahtuvia muutoksia, sekä miten vahvasti heidän tahaton tarkkaavuutensa suuntautuu näihin äänimuutoksiin. Lisäksi tutkittiin, miten autistiset lapset erottelevat puheäänteitä silloin, kun äänten akustiset piirteet vaihtelevat jatkuvasti yhden äänierottelulle epäolennaisen piirteen osalta. Väitöskirjan viidessä osatutkimuksessa tutkimusmenetelmänä käytettiin aivojen tapahtumasidonnaisia kuuloherätevasteita. Kahteen tutkimukseen sisältyi lisäksi äänten erottelutehtävä. Tulosten mukaan ääntenpiirteiden peruskäsittely on autistisilla lapsilla heikentynyttä, ja heillä on vaikeutta äänten keston erottelussa. Sen sijaan äänten taajuuden erottelu on näillä lapsilla voimistunutta, mikä saattaa selittää autismissa yleistä kuuloyliherkkyyttä ja lisäksi vaikeuttaa olennaisen kuulotiedon valikoimista epäolennaisesta. Viimeisen osajulkaisun mukaan autististen lasten kyky erotella vokaaleja heikentyikin puhetta muistuttavassa tilanteessa, jossa äänten akustiset piirteet vaihtelivat jatkuvasti. Tutkimukset myös osoittivat autististen lasten tahattoman tarkkaavuuden kääntyvän tavanomaista heikommin erityisesti puheäänissä tapahtuviin muutoksiin. Tämä tulos on yhtenevä aiempien tutkimusten kanssa, joiden mukaan autismiin liittyy vaikeus suunnata tarkkaavuutta sosiaalisesti merkityksellisiin ärsykkeisiin. Lapsilla, joilla oli AS, ei havaittu erityisempää vaikeutta ääntenpiirteiden peruskäsittelyssä. Sen sijaan tulokset äänten erottelun ja tahattoman tarkkaavuuden kääntymisen suhteen olivat heidän osaltaan varsin samanlaiset kuin autistisilla lapsilla. Tämä korostaa sitä, että autismi ja AS kuuluvat samaan tautikirjoon. Lisäksi tutkimukset viittasivat siihen, että AS-henkilöiden tavassa käsitellä kuulotietoa tapahtuu kehityksen myötä muutoksia.