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Hirnforschung: Quellen des Verstehens

Wie eine Folge von Lauten zu einer Sprachmelodie mit Inhalt wird, gehört immer noch zu den großen Geheimnissen im Inneren unserer Köpfe. Ein Blick hinein ins Dunkel mit modernen Methoden enthüllt, wie kooperativ große Teile einer ganzen Hirnhälfte zum Sprachverständnis zusammenwirken.
Es klingt erst einmal widersprüchlich, aber am meisten über die Sprache des Menschen erfuhren Wissenschaftler zuerst von denen, die Sprache nicht richtig verstehen. Hirnforscher lernten von Aphasikern – bei denen eine Gehirnschädigung zum Ausfall der Sprech- und Verständnisfertigkeit führte –, welche Regionen im Kopf beauftragt sind, aus bloßen Lauten sprachliches Verständnis zu produzieren. Das ist mittlerweile gut hundert Jahre her: Seitdem kennt man das Gebiet in der linken Hirnhemisphäre, dessen Schädigung bei Rechtshändern zu Aphasie führt, als Sprachregion.

Dazu gehören etwa Bereiche vom linken unteren Stirnhirn, dem Broca'schen Areal, über den hinteren Teil der oberen Schläfenwindung (das Wernicke-Areal) bis hin zum so genannten Gyrus angularis des Scheitellappens. Bei Linkshändern ist es oft – nicht immer – spiegelverkehrt. Klingt ziemlich exakt umrissen.

Sprachverarbeitung im GehirnLaden...
Sprachverarbeitung im Gehirn | Beim Differenzieren zwischen regulären Verbformen sowie zwischen ähnlich klingenden, aber nicht sinnverwandten Wörtern nutzt das Gehirn unterschiedliche Regionen der Großhirnrinde.
Ganz eindeutig aber ließ sich das Sprachzentrum nie eingrenzen, auch wenn außerhalb liegende Bereiche bei einer Zerstörung selten Sprachausfälle produzieren. Und bald schon wurde klar, dass zum Verstehen von Sprache mehr als nur eine Hirnregion tätig werden muss. Auch Menschen, deren Sprachzentrum zerstört wurde, können schließlich nach gewisser Zeit durchaus wieder gesprochene Worte umsetzen und verbal kommunizieren. Mit Training verbessern sich grammatikalisches Vermögen und Ausdrucksfähigkeit nach der Verletzung oft wieder deutlich. Andere Gehirnbereiche müssen hier also als Sprachersatzverarbeiter eingesprungen sein – vielleicht, so ein plausibler Erklärungsansatz, die spiegelbildlichen Areale der gegenüberliegenden Hirnhemisphäre.

Das Gehirn, schlussfolgerten Neurowissenschaftler und Linguisten bald übereinstimmend bildet ein dynamisches Netzwerk, in dem Aufgaben wechselnd verschaltet werden, nicht aber ein Gebilde aus eng auf eine Aufgabe fokussierten Spezialistenregionen, die seriell arbeiten.

Ist das tatsächlich so? Immer neue Fortschritte in der Magnetresonanztomografie machen nun möglich, das Gehirn genau zu beobachten, während es die einzelnen Subroutinen der Sprachverarbeitung abklappert. Forscher um Lorraine Tyler von der Universität Cambridge machten sich dies zu Nutze – und sicherten sich zudem die Kooperation von 22 Patienten, die alle Schädigungen in unterschiedlichen Gehirnbereichen aufwiesen, welche ihr Sprachverständnis beeinträchtigen.

Die Wissenschaftler stellten ihren freiwilligen Probanden verschiedene sprachliche Aufgaben, um herauszufinden, wie sich die Gehirnläsionen beim Sprachverständnis auswirken. Konkret wollten sie etwa herausarbeiten, ob Lautunterschiede eines Wortpaares und inhaltlich-logische Unterschiede in verschiedenen Regionen des Gehirns erkannt werden: Wo etwa wird uns der Unterschied zwischen ähnlich klingenden, eng inhaltlich verknüpften Wortpaaren wie den regulären Verbformen "wandern" und " wanderten" klar – im Gegensatz zu jenem akustisch unähnlicheren, irregulären "gehen" und "ging"? Werden Abweichungen deutlich zur Verarbeitung unzusammenhängender, aber ähnlich klingender "phonologischer" Paare wie "Messe" und Messer"? Und dem "semantischen" Gegenstück, bei dem eine gewisse inhaltliche Überschneidung völlig unterschiedlicher Wortkonstrukte vorliegt, wie bei "Karte" und "Papier"? Mit dieser Befragung sollte eindeutig werden, ob – und wenn ja, wo – logisch sowie akustisch ähnliche Sprachinhalte an spezifisch lokalisierbaren Orten ausklamüsert werden.

Also sammelten die Forscher die Einschätzung der verschiedenen Probanden zu den unterschiedlichen Wortpaaren – und die Fehler, die auf Grund der unterschiedlichen Gehirnschäden gelegentlich auftraten: etwa, wenn die Kandidaten zwei Formen eines unregelmäßigen Verbs auch als semantisch verschieden einstuften. Diese Information kombinierte Tylers Team dann mit Daten aus der Magnetresonanztomografie aller relevanten Gehirnregionen des Teilnehmerfeldes in einer Korrelationsanalyse.

Dabei werden mehr als vielsagende Trends deutlich. Ein vereinfachtes Beispiel: Wenn bei der korrekten Einschätzung unregelmäßiger Verben bei einem Patienten X die Region A besonders aktiv ist und gleichzeitig Patient Y (mit Schäden in dieser Region) unregelmäßige Verben nicht als logisch zusammengehörig erkennt, dann spricht dies dafür, dass Region A etwas mit der speziellen Verarbeitung unregelmäßiger Verben zu tun hat – falls nicht semantische Unterschiede zu erkennen ohnehin das typische Problem von Kandidat Y im Test gewesen war. Mit ihren nur 22 Versuchskandidaten konnten die Forscher so nach allerlei korrelierender Rechenarbeit eine Karte des Gehirns erstellen, in der spezielle Funktionen deutlich werden sollten.

Und das gelang: Reguläre Verben etwa (also semantisch zusammenhängende und phonetisch ähnliche Wortpaare) werden in der untere Stirnwindung erkannt und eingeordnet, getrennt von der Verarbeitungsregion von Paaren ähnlich klingender, semantisch aber unzusammenhängender Wörter. Auch irreguläre Verben (semantisch zusammenhängend, phonetisch unähnlich) haben ihre eigene Region – sie erkennt unser Gehirn im oberen Scheitellappen, also wiederum andernorts als die regulären. Zusammengefasst folgt daraus, dass ein "Sinnunterschied" ebenso wie ein "Klangunterschied" mal hier, mal dort im Gehirn wahrgenommen werden kann – eine spezifische Kombination von semantischem und phonologischem Zusammenhang (der uns dann etwa ein unregelmäßiges Verb erkennen lässt) aber stets in den selben Regionen.

In lokalen Gehirnbereichen sind also solche sprachlich integrierenden Unterprozesse organisiert, nicht aber spezielle Klang- oder Sinn-Suchenden-Subroutinen, die dann zusammengeschaltet zum Ergebnis führen. Und: Zur Sprachwahrnehmung tragen große stets Bereiche von Stirn-, Scheitel- und Schläfenlappen des Hirnkortex in einer großen Gehirn-Gemeinschaftsarbeit bei.
26.05.2005

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 26.05.2005

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