Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie das Gehirn Sprache verarbeitet
Fortschritte in der Bildgebung des Gehirns in den letzten 10 Jahren haben gezeigt, dass hochkomplexe kognitive Aufgaben wie die Sprachverarbeitung nicht nur auf bestimmten Regionen der Großhirnrinde beruhen, sondern auch auf den Faserwegen der weißen Substanz, die sie verbinden.
"Mit dieser neuen Technologie haben Wissenschaftler erkannt, dass es im Sprachnetzwerk viel mehr Verbindungswege gibt, als wir ursprünglich gedacht hatten", sagte Stephen Wilson, der kürzlich als Institut für Sprach-, Sprach- und Hörwissenschaften an die Universität von Arizona wechselte AssistenzprofessorIn.
"Sie haben wahrscheinlich unterschiedliche Funktionen, da das Gehirn nicht nur ein homogenes Konglomerat von Zellen ist, sondern es gibt auch nicht viele Hinweise darauf, welche Art von Informationen auf den verschiedenen Wegen übertragen werden."
In Zusammenarbeit mit seinen Kollegen an der University of Airzona, der Abteilung für Neurologie an der University of California in San Francisco und dem Wissenschaftlichen Institut und dem Universitätsklinikum San Raffaele in Mailand (Italien) entdeckte Wilson, dass nicht nur die Verbindungswege für wichtig sind Sprachverarbeitung, aber sie sind auf verschiedene Aufgaben spezialisiert.
Zwei Gehirnbereiche, die als Broca-Region und Wernicke-Region bezeichnet werden, dienen als Hauptrechenzentren für die Sprachverarbeitung, wobei dichte Nervenfaserbündel die beiden verbinden. Obwohl bekannt war, dass Brocas und Wernickes durch zwei Wege der weißen Substanz verbunden sind - einen oberen und einen unteren -, konzentrierten sich die meisten Forschungen auf die Nervenzellen, die sich in den beiden sprachverarbeitenden Regionen selbst befinden.
In Zusammenarbeit mit Patienten, die aufgrund einer Vielzahl von neurodegenerativen Erkrankungen an Sprachbeeinträchtigungen leiden, verwendeten die Forscher Bildgebung des Gehirns und Sprachtests, um die Rolle der beiden Wege herauszufinden. Ihre Ergebnisse werden in einer aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Neuron veröffentlicht.
"Wenn Sie Schäden am unteren Pfad haben, haben Sie Schäden am Lexikon und der Semantik", sagte Wilson. „Du vergisst den Namen der Dinge, du vergisst die Bedeutung von Wörtern. Aber überraschenderweise kannst du sehr gut Sätze bilden. "
„Bei einer Schädigung des oberen Pfades ist das Gegenteil der Fall: Patienten benennen die Dinge recht gut, sie kennen die Wörter, sie können sie verstehen, sie können sich an sie erinnern, aber wenn es darum geht, die Bedeutung eines komplexen Satzes herauszufinden, sind sie es wird scheitern. "
Die Studie ist das erste Mal, dass gezeigt wurde, dass obere und untere Traktate unterschiedliche funktionale Rollen bei der Sprachverarbeitung spielen, schreiben die Autoren.
Im Gegensatz zu vielen anderen Studien, in denen erworbene Sprachstörungen untersucht wurden, die als Aphasien bezeichnet werden und normalerweise durch Hirnschäden verursacht werden, hatte Wilsons Team die Möglichkeit, Patienten mit sehr spezifischen und variablen Hirnschäden zu untersuchen.
"Die meisten Aphasien werden durch Schlaganfälle verursacht, und die meisten Schlaganfälle, die Sprachregionen betreffen, würden wahrscheinlich beide Wege betreffen", sagte Wilson. "Im Gegensatz dazu hatten die Patienten mit progressiven Aphasien, mit denen wir gearbeitet haben, sehr seltene und sehr spezifische neurodegenerative Erkrankungen, die selektiv auf verschiedene Gehirnregionen abzielen, sodass wir die Beiträge der beiden Wege auseinander ziehen können."
Um herauszufinden, welches der beiden Nervenfaserbündel was bei der Sprachverarbeitung bewirkt, kombinierte das Team die Magnetresonanz-Gehirnbildgebungstechnologie, um beschädigte Bereiche und Sprachbewertungsaufgaben zu visualisieren und die Fähigkeit der Teilnehmer zu testen, Sätze zu verstehen und zu produzieren.
"Wir würden den Studienteilnehmern ein kurzes Szenario geben und sie bitten, es mit dem zu vervollständigen, was natürlich kommt", sagte Wilson. „Wenn ich zum Beispiel zu Ihnen sagte:‚ Ein Mann ging die Eisenbahnschienen entlang. Er hörte den Zug nicht kommen. Was ist mit dem Mann passiert? “Normalerweise würde man sagen:„ Er wurde vom Zug getroffen “oder so ähnlich. Aber ein Patient mit einer Schädigung des oberen Pfades könnte so etwas wie "Zug, Mann, Treffer" sagen. Wir haben festgestellt, dass der untere Pfad eine völlig andere Funktion hat, was im Sinne einzelner Wörter bedeutet. "
Um das Verständnis der Bedeutung eines Satzes zu testen, präsentierten die Forscher dem Patienten einen Satz wie „Das Mädchen, das den Jungen drückt, ist grün“ und fragten dann, welches der beiden Bilder dieses Szenario genau darstellt.
"Ein Bild zeigt ein grünes Mädchen, das einen Jungen schiebt, und das andere zeigt ein Mädchen, das einen grünen Jungen schiebt", sagte Wilson. „Die Farben werden gleich sein, die Agenten werden gleich sein und die Aktion wird gleich sein. Der einzige Unterschied ist, für welchen Schauspieler gilt die Farbe? “
„Diejenigen, die nur einen geringeren Pfadschaden haben, sind sehr gut darin, was zeigt, dass der Schaden an diesem Pfad Ihre Fähigkeit nicht beeinträchtigt, die kleinen Funktionswörter oder die funktionalen Endungen von Wörtern zu verwenden, um die Beziehungen zwischen den Wörtern in a herauszufinden Satz."
Wilson sagte, dass sich die meisten früheren Studien, die die Neurodegeneration bestimmter Regionen mit kognitiven Defiziten in Verbindung bringen, eher auf die Schädigung der grauen Substanz als auf die weiße Substanz konzentriert haben, die Regionen miteinander verbindet.
"Unsere Studie zeigt, dass die Defizite in der Fähigkeit, Sätze zu verarbeiten, über alles hinausgehen, was allein durch den Verlust der grauen Substanz erklärt werden könnte", fügte Wilson hinzu. "Es ist die erste Studie, die zeigt, dass Schäden an einem Hauptweg mehr als am anderen Hauptweg mit einem spezifischen Defizit in einem Aspekt der Sprache verbunden sind."
Quelle: Universität von Arizona
