Komplexe Sprachzentren.

aus: FAZ.NET, 10. 10. 2010

Wenn Worte Wurzeln schlagen

Deutsche Forscher vermessen das Gehirn neu und kommen zu einem unerwarteten Ergebnis: Das Sprachzentrum besteht aus weit mehr Funktionseinheiten, als die Hirnanatomie seit 150 Jahren wahrhaben will.

Von Joachim Müller-Jung

Es ist das Begriffspaar, das unser Bild vom Gehirn mit geprägt hat: Broca-Areal und Wernicke-Zentrum. Ein Schulbuch-Klassiker. Wenn wir Wörter bilden und sprechen, wird das Broca-Areal aktiv, wenn wir Sprache verstehen wollen, setzen wir das Wernicke-Zentrum ein. Beide Hirngebiete sind, zumindest bei den Rechtshändern, meistens in der linken Hirnhälfte angesiedelt, das eine in der unteren Stirnhirnwindung, das andere – Wernicke – im Schläfenlappen etwas weiter hinten, verknüpft mit dem Broca-Areal über eine feste Nervenleitung. Leichter und populärer kommt Hirnforschung selten daher. Die Ortskenntnis der beiden Sprachzentren haben Generationen von Schülern und Wissenschaftlern auf den verlockenden Gedanken gebracht, dass das Gehirn womöglich gar nicht so schwer zu durchschauen ist wie oft befürchtet. Alles hat seinen Ort und seine Funktion, sauber getrennt in der Anatomie der Hirnwindungen und -lappen.

Die Grundlagen dafür legte Korbinian Brodmann, ein deutscher Nervenarzt, der vor ziemlich genau hundert Jahren als Mitarbeiter des weltweit ersten Hirnforschungsinstituts in Berlin – dem späteren Kaiser-Wilhelm-Institut für Hirnforschung – einen legendären Hirnatlas mit einer in 52 Regionen unterteilten Großhirnrinde vorlegte. Bis heute bilden die Brodmann-Areale 44 und 45 die beiden Broca-Hälften. Der französische Arzt Pierre Paul Broca hatte an dieser Stelle im Jahre 1861 bei Schlaganfallopfern, die bei völlig normalem Sprachverständnis dennoch abgehackt sprachen, grammatikalisch falsch und oft ohne Syntax, entsprechende Hirnschäden entdeckt. Bald kam heraus, dass die Nervenfasern aus dieser Region die Zungen- und Kehlkopfmuskeln und damit die Orte der Sprachbildung steuern.

Bilderflut aus dem Gehirn: Mit solchen digitalisierten Autoradiogrammen haben deutsche Wissenschaftler jetzt einen dreidimensionalen Hirnatlas erzeugt

Jahrzehnte lang hielt sich die einfache Zuordnung von Sprachproduktion und Sprachverständnis in die Broca- beziehungsweise Wernicke-Region. Bis schließlich die modernen Hirnscanner, insbesondere die funktionelle Kernspintomographie, das Bild ins Wanken brachten. Ganz offensichtlich können Schäden etwa in der Broca-Region völlig unterschiedliche Sprachstörungen verursachen. Mehr als ein Dutzend sind inzwischen belegt. Sei es, dass Wörter und grammatikalisch richtige Sätze nur mühsam gebildet werden, dass im Telegrammstil gesprochen wird, dass Wörter oder Aussprachen verwechselt werden oder die Sprachmelodie gestört ist.

Wie viele offene Fragen es im Himblick auf die Architektur und Funktion des Broca-Areals tatsächlich auch nach Jahrzehnten noch gibt, hat schließlich eine vor Jahresfrist veröffentlichte Untersuchung in der Zeitschrift „Science“ (Bd. 326, S. 445) an drei Epilepsie-Patienten deutlich gemacht. Kurz vor der Operation hat man unter der geöffneten Schädeldecke mit fein justierten Elektroden die elektrische Aktivität erstmals im Broca-Areal mit Auflösungen von Millimetern und Millisekunden registriert. Den Patienten waren Worte auf einem Bildschirm gezeigt worden, die sie leise nachsprechen oder aus denen sie Sätze bilden sollten. Mindestens drei an der Sprachproduktion beteiligte Broca-Untergebiete wurden identifiziert.

Broca-Region weiter zu unterteilen

Das erste, knapp zweihundert Millisekunden nach der Wortpräsentation aktivierte Teilareal war offenbar für die Identifikation der Wörter zuständig. Es war umso kleiner, je geläufiger die Vokabel für den Sprecher war. Die Wortlänge änderte nichts an der Arealgröße. Die zweite Unterregion, die weitere 120 Millisekunden später und einige Millimeter weiter hinten im Sprachzentrum aktiviert wurde, schien für die Grammatik verantwortlich. Zumindest blieb es still, wenn ein Wort nur wiederholt wurde. Sollte dagegen von einem Hauptwort etwa der Plural gebildet werden, registrierte man in diesem Areal erhöhte Aktivität. Knapp 450 Millisekunden nach der Wortpräsentation trat schließlich eine Subregion elektrisch in Erscheinung, die offensichtlich mit der Verarbeitung unterschiedlicher phonetischer Worteigenschaften zusammenhängt. Wird etwa von einem Verb die Vergangenheitsform gebildet und diese ausgesprochen, ändert sich das Signal an dieser Stelle.

Erstmals war mit dieser Studie klar gezeigt, dass die Broca-Region in deutlich abgrenzbare Funktionseinheiten unterteilt werden muss. Etwas Ähnliches haben jetzt auch Edward Chang und seine Kollegen von der University of California in San Francisco in der Online-Ausgabe von „Nature Neuroscience“ berichtet. Sie beschäftigten sich mit Unterregionen des Wernicke-Zentrums, die für die Registrierung von Sprachlauten zuständig sind. Auch hier gilt: Die akustisch kodierten Signale werden in verschiedenen, für die einzelnen Lautkategorien jeweils hochspezialisierten Nervennetzen verarbeitet.

„Unerwartet komplexe Hirnlandschaft“

Endgültig Geschichte wird die Idee von der schlichten Hirnlandschaft nun mit der Arbeit eines deutschen Forscherteams aus Jülich, Düsseldorf, Aachen und Leipzig. Sie berichten in der Zeitschrift „Plos Biology“, wie sie die Gehirne von Verstorbenen mit einem als Autoradiographie bezeichneten Verfahren untersuchten. Damit hat man die Verteilung von sechs verschiedenen, für die Nervenweiterleitung in der Broca-Region verankerten Rezeptormolekülen kartiert und einen dreidimensionalen Hirnatlas noch nie dagewesener räumlicher Auflösung erzeugt.

Ein Ergebnis der Neuvermessung: Das Sprachzentrum besteht aus weit mehr Funktionseinheiten, als die Hirnanatomie seit 150 Jahren wahrhaben will. Mindestens drei bisher unbekannte Areale wurden allein im Broca-Sprachzentrum entdeckt. Von einer „unerwartet komplexen Hirnlandschaft“ sprechen die beiden Hauptautoren, Katrin Amunts und Karl Zilles vom Forschungszentrum Jülich. Die Verteilung der Moleküle in den angrenzenden Hirnregionen legt zudem den Schluss nahe, dass die Organisation der Sprachbildung auch dem Broca-Areal angrenzende Hirngebiete im prämotorischen und im präfrontalen Kortex einschließen. Die feinkartierten molekularen Landschaften lassen darauf schließen, dass das Broca-Areal nicht nur motorische Aufgaben der Laut- und Sprachbildung übernimmt, sondern dass auch andere kognitive Funktionen des Gehirns hier angesiedelt sind. Welche das sind, muss erst noch geklärt werden.

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~ von Panther Ray - Oktober 10, 2010.

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