Silence speaks volumes a fine-frained analysis of pause production reveals group differences on the spectrum of cognitive decline

Abstract

Previous evidence suggests that increased pause production in spontaneous speech can indicate cognitive decline in Alzheimer’s disease (AD), and that this may depend on the linguistic context of the pause, such as syntactic location. This study aimed to further characterize pauses in AD by examining their context related to syntactic boundaries, lexical demands, and disfluencies. The research consists of three independent studies, involving two cohorts in three different languages. Speech samples were obtained from picture description tasks, in groups across different cross sections of the cognitive decline spectrum. The first data set included English descriptions from healthy controls (n=40), mild AD (n=21), and moderate AD (n=19). The second data set included Spanish and Catalan descriptions from healthy controls (n=19), subjective cognitive decline (SCD) (n=31), mild cognitive impairment (MCI) (n=39), and AD (n=31). Pauses were analyzed based on their location relative to syntactic constituents: utterance, clause, and phrase. Pairwise group comparisons were conducted, and significant differences were correlated with neuropsychological data. In the first study, AD groups showed increased pause rates compared to healthy controls, with mild AD having more within-clause pauses and moderate AD more clauseboundary pauses. The second study found that temporal speech production measures varied more across groups than pitch measures, with AD producing the longest pauses and SCD the shortest. The third study separated pauses before fluent speech from pauses before disfluencies. In the fluent pause analysis, AD groups had the longest utterance-boundary and phrase-boundary pauses, while SCD again had the shortest. In the analysis of pauses before disfluencies, there were also fewer self-repairs in SCD and increased word repetition in AD. Correlations showed a positive association between processing speed/executive function and the duration of word-finding pauses, and a negative association with pauses before disfluencies. SCD deviated from the positive correlation pattern seen in other groups. The results suggest early word-finding difficulties in mild AD, progressing to challenges in organizing thoughts into utterances, as suggested by pauses in major boundary positions. A pattern of hyperfluency (as indexed by increased speech rate and decreased pauses) in SCD may be due to internal performance pressure, leading to faster speech at the cost of monitoring. Increased pausing and repetition in AD may reflect early working memory decline, resulting in smaller speech chunks. These results underscore the need and utility of integrating syntactic context measures into fluency investigations to provide further insight into the nature of linguistic decline on the spectrum of cognitive decline in association with AD dementia.

Evidencias anteriores sugieren que una mayor producción de pausas en el habla espontánea puede indicar un deterioro cognitivo en la enfermedad de Alzheimer (EA), y que esto puede depender del contexto lingüístico de la pausa, como la ubicación sintáctica. Este estudio tuvo como objetivo caracterizar mejor las pausas en la EA mediante el examen de su contexto relacionado con los límites sintácticos, las demandas léxicas y las disfluencias. La investigación consta de tres estudios independientes, que involucran dos cohortes en tres idiomas diferentes. Se obtuvieron muestras de habla a partir de tareas de descripción de imágenes, en grupos de diferentes secciones transversales del espectro del deterioro cognitivo. El primer conjunto de datos incluyó descripciones en inglés de controles sanos (n=40), EA leve (n=21) y EA moderada (n=19). El segundo conjunto de datos incluyó descripciones en español y catalán de controles sanos (n=19), deterioro cognitivo subjetivo (SCD) (n=31), deterioro cognitivo leve (DCL) (n=39) y EA (n=31). Las pausas se analizaron en función de su ubicación en relación con los constituyentes sintácticos: enunciado, cláusula y frase. Se realizaron comparaciones de grupos por pares y las diferencias significativas se correlacionaron con los datos neuropsicológicos. En el primer estudio, los grupos de EA mostraron mayores tasas de pausa en comparación con los controles sanos: la EA leve tenía más pausas dentro de las cláusulas y la EA moderada más pausas dentro de los límites de las cláusulas. El segundo estudio encontró que las medidas temporales de producción del habla variaban más entre los grupos que las medidas de tono: AD producía las pausas más largas y SCD las más cortas. El tercer estudio separó las pausas antes del habla fluida de las pausas antes de la falta de fluidez. En el análisis de pausas fluidas, los grupos con EA tuvieron las pausas más largas en los límites de las expresiones y de las frases, mientras que los SCD nuevamente tuvieron las pausas más cortas. En el análisis de las pausas antes de las disfluencias, también hubo menos autorreparaciones en SCD y mayor repetición de palabras en AD. Las correlaciones mostraron una asociación positiva entre la velocidad de procesamiento/función ejecutiva y la duración de las pausas para encontrar palabras, y una asociación negativa con las pausas antes de las disfluencias. La SCD se desvió del patrón de correlación positiva observado en otros grupos. Los resultados sugieren dificultades tempranas para encontrar palabras en la EA leve, que progresan a desafíos para organizar los pensamientos en expresiones, como lo sugieren las pausas en las posiciones límite importantes. Un patrón de hiperfluidez (indicado por una mayor velocidad del habla y una disminución de las pausas) en la ECF puede deberse a una presión interna en el desempeño, lo que lleva a un habla más rápida a costa del monitoreo. El aumento de las pausas y repeticiones en la EA puede reflejar una disminución temprana de la memoria de trabajo, lo que resulta en fragmentos de habla más pequeños. Estos resultados subrayan la necesidad y utilidad de integrar medidas de contexto sintáctico en las investigaciones de fluidez para proporcionar más información sobre la naturaleza del deterioro lingüístico en el espectro del deterioro cognitivo asociado con la demencia por EA.

Evidències anteriors suggereixen que una producció més gran de pauses en la parla espontània pot indicar un deteriorament cognitiu en la malaltia d'Alzheimer (EA), i que això pot dependre del context lingüístic de la pausa, com la ubicació sintàctica. Aquest estudi va tenir com a objectiu caracteritzar millor les pauses a l'EA mitjançant l'examen del context relacionat amb els límits sintàctics, les demandes lèxiques i les disfluències. La investigació consta de tres estudis independents, que involucren dos cohorts en tres idiomes diferents. S'obtingueren mostres de parla a partir de tasques de descripció d'imatges, en grups de diferents seccions transversals de l'espectre del deteriorament cognitiu. El primer conjunt de dades va incloure descripcions en anglès de controls sans (n=40), EA lleu (n=21) i EA moderada (n=19). El segon conjunt de dades va incloure descripcions en espanyol i català de controls sans (n=19), deteriorament cognitiu subjectiu (SCD) (n=31), deteriorament cognitiu lleu (DCL) (n=39) i EA (n=31) . Les pauses es van analitzar en funció de la ubicació en relació amb els constituents sintàctics: enunciat, clàusula i frase. Es van realitzar comparacions de grups per parells i les diferències significatives es van correlacionar amb les dades neuropsicològiques. Al primer estudi, els grups d'EA van mostrar majors taxes de pausa en comparació dels controls sans: l'EA lleu tenia més pauses dins de les clàusules i l'EA moderada més pauses dins dels límits de les clàusules. El segon estudi va trobar que les mesures temporals de producció de la parla variaven més entre els grups que les mesures de to: AD produïa les pauses més llargues i SCD les més curtes. El tercer estudi va separar les pauses abans de la parla fluida de les pauses abans de la manca de fluïdesa. A l'anàlisi de pauses fluides, els grups amb EA van tenir les pauses més llargues en els límits de les expressions i de les frases, mentre que els SCD novament van tenir les pauses més curtes. En l'anàlisi de les pauses abans de les disfluències, també hi va haver menys autoreparacions en SCD i més repetició de paraules en AD. Les correlacions van mostrar una associació positiva entre la velocitat de processament/funció executiva i la durada de les pauses per trobar paraules, i una associació negativa amb les pauses abans de les disfluències. La SCD es va desviar del patró de correlació positiva observat en altres grups. Els resultats suggereixen dificultats primerenques per trobar paraules a l'EA lleu, que progressen a desafiaments per organitzar els pensaments en expressions, com ho suggereixen les pauses a les posicions límit importants. Un patró d'hiperfluïdesa (indicat per una velocitat més alta de la parla i una disminució de les pauses) a l'ECF pot ser degut a una pressió interna en l'acompliment, cosa que porta a una parla més ràpida a costa del monitoratge. L'augment de les pauses i repeticions a l'EA pot reflectir una disminució primerenca de la memòria de treball, cosa que resulta en fragments de parla més petits. Aquests resultats subratllen la necessitat i la utilitat d'integrar mesures de context sintàctic en les investigacions de fluïdesa per proporcionar més informació sobre la naturalesa del deteriorament lingüístic a l'espectre del deteriorament cognitiu associat amb la demència per EA.