| Vorwort | 5 |
| Danksagung | 7 |
| Inhaltsverzeichnis | 8 |
| 1 Einleitung | 13 |
| Teil I Grundlagen der Linguistik und Phonetik | 18 |
| 2 Sprachproduktion | 19 |
| 2.1 Wörter, Silben und Sprachlaute | 19 |
| 2.1.1 Konzepte und semantische Netzwerke | 19 |
| 2.1.2 Mentales Lexikon und mentaler Silbenspeicher | 21 |
| 2.1.3 Mentaler Silbenspeicher und phonologische Bewusstheit | 24 |
| 2.2 Die Artikulation | 28 |
| 2.2.1 Motorische Ablaufpläne und Sprechbewegungseinheiten | 28 |
| 2.2.2 Artikulatorische Kompensation | 32 |
| 2.2.3 Artikulatorische Merkmale unterschiedlicher Lautklassen | 34 |
| 2.3 Das akustische Sprachsignal | 39 |
| 2.3.1 Phonation | 40 |
| 2.3.2 Formanten | 46 |
| 2.3.3 Formanttransitionen und sekundäre Schallquellen | 50 |
| 2.4 Störungen der Sprachproduktion | 56 |
| Literatur | 59 |
| 3 Sprachwahrnehmung | 60 |
| 3.1 Verarbeitungsstufen | 60 |
| 3.1.1 Auditive Lautmerkmale | 61 |
| 3.1.2 Phonologische Analyse | 68 |
| 3.1.3 Sprachverstehen: Erkennen von Wörtern und ihrer Bedeutung | 70 |
| 3.1.4 Aktive vs. passive Theorien der Sprachwahrnehmung | 71 |
| 3.2 Invarianz und Variabilität des Sprachsignals | 73 |
| 3.2.1 Unterschiedliche Sprecher | 73 |
| 3.2.2 Unterschiedliches Sprechtempo | 75 |
| 3.2.3 Was ist nun invariant bei gesprochener Sprache? | 77 |
| 3.3 Interaktion von Sprachproduktion und Sprachwahrnehmung | 78 |
| 3.3.1 Das Ziel ist immer die Kommunikation | 79 |
| 3.3.2 Auditive Kontrolle von Sprechbewegungseinheiten | 79 |
| 3.3.3 Somatosensorische Kontrolle von Sprechbewegungseinheiten | 81 |
| 3.4 Störungen der Sprachwahrnehmung | 82 |
| Literatur | 83 |
| 4 Spracherwerb | 84 |
| 4.1 Phasen des Spracherwerbs | 85 |
| 4.1.1 Babbeln | 85 |
| 4.1.2 Imitieren | 86 |
| 4.1.3 Aufbau des mentalen Lexikons | 89 |
| 4.1.4 Grammatikerwerb: die Produktion und das Verstehen ganzer Sätze | 91 |
| 4.2 Mechanismen des Spracherwerbs | 92 |
| 4.2.1 Zur Untrennbarkeit von Sprachproduktion, Sprachwahrnehmung und Spracherwerb | 92 |
| 4.2.2 Arten des Lernens | 93 |
| 4.3 Störungen des Spracherwerbs | 96 |
| Literatur | 97 |
| Teil II Grundlagen der Neurobiologie und ihrer Computersimulation | 98 |
| 5 Anatomischer Aufbau und funktionale Struktur des Nervensystems | 99 |
| 5.1 Zur funktionalen Struktur des Nervensystems | 100 |
| 5.1.1 Arten von Neuronen im zentralen und peripheren Nervensystem | 100 |
| 5.1.2 Neuronale Netzwerke | 106 |
| 5.1.3 Exzitatorische und inhibitorische synaptische Verbindungen | 106 |
| 5.2 Das Gehirn | 109 |
| 5.2.1 Anatomischer Aufbau des Gehirns | 109 |
| 5.2.2 Die Großhirnrinde | 110 |
| 5.2.3 Der Balken | 118 |
| 5.2.4 Basalganglien und Thalamus | 119 |
| 5.2.5 Das limbische System | 123 |
| 5.2.6 Das Kleinhirn | 124 |
| 5.3 Die afferenten Nervenbahnen: die sensorischen Bahnen | 125 |
| 5.3.1 Die auditive Bahn | 126 |
| 5.3.2 Die visuelle Bahn | 128 |
| 5.3.3 Die somatosensorische Bahn | 129 |
| 5.4 Die efferente Nervenbahn: die motorische Bahn | 131 |
| 5.4.1 Die pyramidale Bahn | 131 |
| 5.4.2 Die extrapyramidale Bahn | 132 |
| 5.5 Ein erstes Modell der Sprachverarbeitung und des Spracherwerbs | 133 |
| 5.5.1 Sprachproduktion und Sprachwahrnehmung: die sensorische und motorische Ebene | 134 |
| 5.5.2 Lexikalische Verarbeitung und Satzgenerierung | 136 |
| 5.5.3 Neuronale Lernmechanismen im Spracherwerb | 140 |
| Literatur | 146 |
| 6 Neuronale Modellierung: der STAA-Ansatz | 147 |
| 6.1 Knoten: die STAA-Neuronenensembles | 149 |
| 6.1.1 Aktivierungslevel, Aktivierungsfunktion und synaptisches Verbindungsgewicht | 149 |
| 6.1.2 Reizintensität und Aktivierungslevel bei Rezeptorneuronen | 151 |
| 6.1.3 Aktivierungslevel und Grad der Muskelkontraktion bei Motoneuronen | 152 |
| 6.2 Konnektionismus: einfache neuronale Netze im STAA-Ansatz | 154 |
| 6.2.1 Zwei- und Drei-Buffer-Netzwerke | 154 |
| 6.2.2 Überwachtes Lernen in einfachen gerichteten Netzwerken | 158 |
| 6.3 Kohonen-Netzwerke: sich selbst organisierende Buffer | 162 |
| 6.3.1 Zur Architektur von Kohonen-Netzwerken | 162 |
| 6.3.2 Nicht überwachtes Lernen und sich selbst organisierende Buffer | 165 |
| 6.3.3 Ein Beispiel: das Erlernen von phonetischen Vokalkategorien | 167 |
| Literatur | 171 |
| 7 Neuronale Modellierung: der NEF-Ansatz | 172 |
| 7.1 Einführung in NEF | 173 |
| 7.1.1 LIF-Neuronen im NEF | 173 |
| 7.1.2 Neuronenensembles | 174 |
| 7.1.3 Einfache neuronale Transformationen | 177 |
| 7.1.4 Rekurrente Neuronenensembles: Kurzzeitspeicherung und Oszillation | 181 |
| 7.2 S-Pointer und S-Pointer-Architektur (SPA) | 184 |
| 7.2.1 S-Pointer | 184 |
| 7.2.2 S-Pointer-Architektur (SPA) | 187 |
| 7.2.3 Die Assoziation von S-Pointern: assoziative Speicher | 195 |
| 7.2.4 Binden, inverses Binden und addieren von S-Pointern | 197 |
| 7.3 Zur Ablaufsteuerung neuronaler Prozesse | 200 |
| 7.3.1 Beispiel: Wortproduktion aufgrund visueller und auditiver Initiierung | 200 |
| 7.3.2 Die neuronale Realisierung der Ablaufsteuerung | 207 |
| 7.3.3 Sequenzierung motorischer Ereignisse | 211 |
| 7.4 S-Pointer-Netzwerke | 214 |
| 7.4.1 Semantisches Netzwerk | 215 |
| 7.4.2 Phonologisches Netzwerk | 216 |
| 7.4.3 Berechnung von Ähnlichkeiten von S-Pointern in S-Pointer-Netzwerken | 219 |
| 7.4.4 Koaktivierungen von S-Pointen in gleichen und unterschiedlichen SPA-Buffern | 219 |
| 7.4.5 Beantwortung von Fragen (inverses Binden) in S-Pointer-Netzwerken | 222 |
| 7.4.6 Autoassoziative Speicher und Clean-up-Prozesse | 224 |
| 7.5 Modellierung gestörter neuronaler Prozesse | 229 |
| 7.5.1 Verspäteter Erwerb sprachlicher Fertigkeiten | 229 |
| 7.5.2 Fehlerhaftes Lernen | 229 |
| 7.5.3 Funktionsuntüchtige Neuronen in kortikalen Bereichen | 230 |
| 7.5.4 Abgestorbene kortikale Bereiche | 230 |
| 7.5.5 Untypische Konzentration an Neurotransmittern in den Basalganglien | 230 |
| Literatur | 231 |
| Teil III Modelle der Sprachverarbeitung und des Spracherwerbs | 232 |
| 8 Eine Literaturauswahl an Modellen | 233 |
| 8.1 Datengetriebene Modelle | 234 |
| 8.1.1 Mentales Lexikon und mentaler Silbenspeicher: Levelt | 234 |
| 8.1.2 Aktivierung von Motorplänen und ihre Ausführung: Riecker et al. | 235 |
| 8.1.3 Sensomotorische Steuerung: Price et al. | 235 |
| 8.1.4 Sprachwahrnehmung: Hickok und Poeppel | 237 |
| 8.2 Simulationsmodelle | 239 |
| 8.2.1 Mentales Lexikon: Dell | 239 |
| 8.2.2 Mentales Lexikon und Silbenspeicher: Roelofs | 240 |
| 8.2.3 Sensomotorische Steuerung: Guenther | 240 |
| 8.2.4 Sprachwahrnehmung: McClelland und Elman | 241 |
| 8.2.5 Spracherwerb: Li | 241 |
| 8.2.6 Frühe Phasen des Spracherwerbs: Warlaumont | 241 |
| 8.2.7 Artikulation und Perzeption: Bekolay | 242 |
| 8.3 Perspektiven biologisch basierter Modelle in der Sprachtechnologie | 243 |
| 8.3.1 Sprachsynthese | 243 |
| 8.3.2 Spracherkennung | 243 |
| Literatur | 244 |
| 9 Das LS-Modell (Lexikon-Silbenspeicher-Modell) | 246 |
| 9.1 Das LS1-Modell | 247 |
| 9.1.1 Aufbau des Modells | 247 |
| 9.1.2 Simulation des Spracherwerbs | 249 |
| 9.1.3 Simulation der Sprachproduktion und Sprachwahrnehmung | 257 |
| 9.2 Das LS2-Modell als Ausgangspunkt für weitere Arbeiten | 258 |
| 9.3 Das artikulatorisch-akustische Modell: Ansteuerung und Feedback | 259 |
| 9.3.1 Die Ansteuerung: Feedforwardkontrollparameter | 259 |
| 9.3.2 Auditive und somatosensorische Feedbackinformation | 264 |
| 9.3.3 Von Motorplänen zu primärmotorischen Aktivierungen im LS2-Modell | 265 |
| 9.4 Ausblick | 268 |
| Literatur | 269 |
| 10 Glossar | 271 |
| Stichwortverzeichnis | 283 |
