Exploring the nexus of language and thought: a comparative analysis of spontaneous speech in aphasia and schizophrenia spectrum disorders

Abstract

Our language capacity emerges robustly and universally in development, it lies at the heart of our human experience from the beginning of a human life, and remains relatively stable across the lifespan. Yet its vulnerability becomes evident across a large number of clinical conditions, from brain injuries to various major mental disorders. Each of these can be viewed as case studies of the language-thought relationship. This thesis specifically focuses on post-stroke aphasia, which has traditionally been considered as a classical model of language impairment leaving thought intact, and on schizophrenia spectrum disorders (hereafter schizophrenia), where thought is disturbed by definition and language dysfunction, where it occurs, is regarded as a secondary manifestation. The overarching hypothesis of this thesis is that this difference is in line with the language changes being fundamentally different as well. Specifically, in aphasia, the ‘access’ hypothesis has long suggested that linguistic representations are intact in aphasia, while the impairments seen are due to limitations in cognitive resources needed to process speech normally, which leads to the characteristic problems of speech fluency and speech perception (comprehension) clinically observed. In schizophrenia, these problems are not observed, but substantial evidence has pointed to impairments in both lexical-semantic memory and referential functioning, which are core functions of language. The aim of this thesis is thus to critically and comparatively evaluate language changes across these two conditions. A secondary aim was to extend current research in the second of these conditions to Sinitic languages like Chinese, a language in which hardly any research was available in this domain at the time of writing this thesis. Our broad, theoretically grounded prediction is that, in aphasia, speech-related deficits tend to obscure intact language competence, while in schizophrenia, disruptions in referential language use signify a loss of language competence, which extend to Mandarin Chinese. To test this prediction, we conducted four experimental studies, all based on the assessment of patterns detectable in spontaneous speech. In the first study, we assessed hierarchical syntactic complexity in Broca’s aphasia using variables encompassing four domains of the syntactic hierarchy: Aspect-Tense-Modality, clausal embedding, adjuncts, interactional language. In the second study, we delved into the gesture domain in aphasia, to investigate whether gesture can serve as an alternative channel for the communication of linguistic content when speech is impaired. We created a new annotation scheme distinguishing types of gestures and whether they co-occurred with fluent or dysfluent/absent speech and were temporally aligned in content with coproduced speech. 5 In the third study, we assessed hierarchical syntactic complexity in psychosis in a Chinese sample, adapting similar variables from the first aphasia study. In the fourth study, we investigated the referential and semantic structure of spontaneous speech in schizophrenia, in a second Chinese sample. Results suggested that, in post-stroke aphasia, hierarchical syntactic complexity remains largely intact, with error analysis supporting the hypothesis of aphasic language production reflecting compensatory adaptive strategies. Moreover, gestures were significantly co-produced with speech and aligned in content with speech, suggesting that gesture is unlikely to operate as an independent representational system conveying thought content. In schizophrenia, we found that embedded argument clause production was significantly reduced, which was correlated with theory of mind capacity. Further, referential function was impaired in people with psychosis, who produced more definiteanaphoric classifier phrases and less phrases with modifiers than controls, and whose coreference graph showed higher clustering, centrality and density, and shorter characteristic path length. These results suggest that, while both aphasia and schizophrenia exhibit language impairment, the nature of the impairment differs. In aphasia, the language difficulties primarily manifest at the surface level, indicating limitations in cognitive resources to retain the correct morphology of language. On the other hand, schizophrenia appears to impact the core functions of language, suggesting more profound and fundamental disruptions in linguistic processing and organization. Overall, this thesis has thus contributed further to the hypothesis of intactness of language competence in aphasia with novel evidence from spontaneous speech, and it has profiled, for the first time, language changes in schizophrenia in Chinese affecting core functions of language. It has also provided new evidence that a preserved thinking process in aphasia aligns with intact grammatical competence, as evident in hierarchical syntactic complexity mirroring the complexity of thought expressed. In contrast, thought disorder in schizophrenia reveals itself through alterations in both hierarchical syntactic complexity and conceptual-semantic and referential functioning. Specifically, a reduced production of argument clauses indicates a difficulty in inferring others’ thoughts, while referential dysfunction is marked through a more condensed semantic space. Overall, the thought process, whether normal or abnormal, finds its expression in the organization of language.

Nuestra capacidad lingüística emerge de manera robusta y universal en el desarrollo, se encuentra en el corazón de nuestra experiencia humana desde el comienzo de la vida, y permanece relativamente estable a lo largo de toda la existencia. Sin embargo, su vulnerabilidad se hace evidente en un gran número de condiciones clínicas, desde lesiones cerebrales hasta diversos trastornos mentales importantes. Cada uno de estos puede ser considerado como un estudio de caso de la relación entre el lenguaje y el pensamiento. Esta tesis se centra específicamente en la afasia post-ictus, que tradicionalmente se ha considerado un modelo clásico de deterioro del lenguaje que deja el pensamiento intacto, y en los trastornos del espectro esquizofrénico (en adelante, esquizofrenia), donde el pensamiento está perturbado por definición y la disfunción del lenguaje, cuando ocurre, se considera una manifestación secundaria. La hipótesis general de esta tesis es que esta diferencia está en consonancia con cambios fundamentales en el lenguaje. Específicamente, en la afasia, la hipótesis del "acceso" ha sugerido durante mucho tiempo que las representaciones lingüísticas están intactas en la afasia, mientras que los deterioros observados se deben a limitaciones en los recursos cognitivos necesarios para procesar el habla de manera normal, lo que conduce a los problemas característicos de fluidez del habla y percepción del habla (comprensión) observados clínicamente. En la esquizofrenia, no se observan estos problemas, pero existen evidencias sustanciales que apuntan a deterioros tanto en la memoria léxico-semántica como en el funcionamiento referencial, que son funciones centrales del lenguaje. El objetivo de esta tesis es, por lo tanto, evaluar crítica y comparativamente los cambios en el lenguaje en estas dos condiciones. Un objetivo secundario fue ampliar la investigación actual en la segunda de estas condiciones a idiomas siníticos como el chino, un idioma en el que apenas había investigación disponible en este ámbito en el momento de redactar esta tesis. Nuestra predicción amplia y teóricamente fundamentada es que, en la afasia, los déficits relacionados con el habla tienden a oscurecer la competencia lingüística intacta, mientras que en la esquizofrenia, las interrupciones en el uso referencial del lenguaje indican una pérdida de competencia lingüística, que se extiende al chino mandarín. Para poner a prueba esta predicción, llevamos a cabo cuatro estudios experimentales, todos basados en la evaluación de patrones detectables en el habla espontánea. En el primer estudio, evaluamos la complejidad sintáctica jerárquica en la afasia de Broca utilizando variables que abarcan cuatro dominios de la jerarquía sintáctica: Aspecto- Tiempo-Modalidad, inserción clausal, adverbios y lenguaje de interacción. En el segundo 7 estudio, nos sumergimos en el dominio de los gestos en la afasia, para investigar si el gesto puede servir como un canal alternativo para la comunicación del contenido lingüístico cuando el habla está deteriorada. Creamos un nuevo esquema de anotación que distingue tipos de gestos y si se producen de manera simultánea con habla fluida o disfluente/ausente y si están alineados temporalmente en contenido con el habla coproducida. En el tercer estudio, evaluamos la complejidad sintáctica jerárquica en la psicosis en una muestra china, adaptando variables similares al primer estudio de afasia. En el cuarto estudio, investigamos la estructura referencial y semántica del habla espontánea en la esquizofrenia, en una segunda muestra china. Los resultados sugirieron que, en la afasia post-ictus, la complejidad sintáctica jerárquica permanece en gran medida intacta, con un análisis de errores que respalda la hipótesis de que la producción del lenguaje afásico refleja estrategias adaptativas compensatorias. Además, los gestos se produjeron significativamente junto con el habla y se alinearon en contenido con el habla, sugiriendo que es poco probable que el gesto funcione como un sistema de representación independiente que transmita el contenido del pensamiento. En la esquizofrenia, encontramos que la producción de cláusulas de argumento incrustado se redujo significativamente, lo que se correlacionó con la capacidad de teoría de la mente. Además, la función referencial estaba deteriorada en personas con psicosis, quienes produjeron más frases con clasificadores definidosanafóricos y menos frases con modificadores que los controles, y cuyo gráfico de coreferencia mostró una mayor agrupación, centralidad y densidad, y una longitud de camino característica más corta. Estos resultados sugieren que, aunque tanto la afasia como la esquizofrenia presentan deterioro del lenguaje, la naturaleza del deterioro difiere. En la afasia, las dificultades lingüísticas se manifiestan principalmente a nivel superficial, indicando limitaciones en los recursos cognitivos para retener la morfología correcta del lenguaje. Por otro lado, la esquizofrenia parece afectar las funciones centrales del lenguaje, sugiriendo interrupciones más profundas y fundamentales en el procesamiento y la organización lingüística. En general, esta tesis ha contribuido aún más a la hipótesis de la integridad de la competencia lingüística en la afasia con evidencia novedosa del habla espontánea, y ha perfilado, por primera vez, los cambios en el lenguaje en la esquizofrenia en chino que afectan funciones centrales del lenguaje. También ha proporcionado nueva evidencia de que un proceso de pensamiento preservado en la afasia se alinea con una competencia gramatical intacta, como se evidencia en la complejidad sintáctica jerárquica que refleja la complejidad del pensamiento expresado. En contraste, el trastorno del pensamiento en la esquizofrenia se revela a través de alteraciones tanto en la complejidad sintáctica jerárquica como en el funcionamiento conceptual-semántico y referencial. Específicamente, una producción reducida de cláusulas de argumento indica dificultades para inferir los pensamientos de los demás, mientras que la disfunción referencial se manifiesta a través de un espacio semántico más condensado. En general, el proceso de pensamiento, ya sea normal o anormal, encuentra su expresión en la organización del lenguaje.