Neue Erkenntnisse zur Sprachverarbeitung im Gehirn

NEW YORK / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Eine neue Studie der New York University hat aufgedeckt, wie das Gehirn Wörter während der Sprache abruft und dabei zwei unterschiedliche, aber überlappende Netzwerke im präfrontalen Cortex identifiziert.

Die Fähigkeit, Wörter abzurufen, die wir aussprechen möchten, ist ein grundlegender Bestandteil der menschlichen Kommunikation. Diese Fähigkeit, bekannt als Wortabruf, ist oft bei Patienten mit Hirnschäden beeinträchtigt. Eine neue Studie der New York University hat nun Licht auf dieses Rätsel geworfen und ein linksseitiges Netzwerk im dorsolateralen präfrontalen Cortex identifiziert, das eine entscheidende Rolle beim Benennen spielt.

Die Forscher nutzten hochauflösende Elektrokortikographie bei 48 Patienten, um die räumliche und zeitliche Organisation der Sprachverarbeitung im Gehirn zu untersuchen. Durch den Einsatz unüberwachter Clustering-Techniken identifizierten sie zwei unterschiedliche, aber überlappende Netzwerke, die für den Wortabruf verantwortlich sind.

Das erste Netzwerk, ein semantisches Verarbeitungsnetzwerk, befindet sich in den mittleren und unteren Stirnhirnwindungen. Dieses Netzwerk ist in die Integration von Bedeutungen eingebunden und reagiert empfindlich darauf, wie überraschend ein Wort in einem bestimmten Satz ist. Das zweite Netzwerk, ein artikulatorisches Planungsnetzwerk, befindet sich in den unteren Stirnhirn- und Präzentralwindungen und spielt eine entscheidende Rolle bei der Sprachproduktion, unabhängig davon, ob Wörter visuell oder auditiv präsentiert werden.

Die Studie baut auf jahrzehntelanger Arbeit in der Sprachneurowissenschaft auf. Frühere Forschungen deuteten darauf hin, dass verschiedene Regionen des Gehirns für den Abruf von Wörtern verantwortlich sind, je nachdem, ob sie gesehen oder gehört werden. Die Forscher entdeckten einen auffälligen ventral-dorsalen Gradienten im präfrontalen Cortex.

Während die artikulatorische Planung ventral lokalisiert war, wurde die semantische Verarbeitung einzigartig in einem dorsalen Bereich des unteren Stirnhirn- und mittleren Stirnhirnwindes repräsentiert – ein bisher unterschätzter Knotenpunkt für die Sprachverarbeitung. Diese Erkenntnisse könnten die Behandlung von Sprachstörungen verbessern und zukünftige Innovationen in Gehirn-Computer-Schnittstellen unterstützen.

Die Studie hat weitreichende Implikationen, nicht nur für die theoretische Neurowissenschaft, sondern auch für klinische Anwendungen. Sprachdefizite, wie Anomie – die Unfähigkeit, Wörter abzurufen – sind häufig bei Schlaganfällen, Hirnverletzungen und neurodegenerativen Erkrankungen. Das Verständnis der genauen neuronalen Netzwerke, die am Wortabruf beteiligt sind, könnte zu besseren Diagnosen und gezielten Rehabilitationsmaßnahmen für Patienten führen, die unter diesen Bedingungen leiden.

Zusätzlich bietet die Studie eine Roadmap für zukünftige Forschungen in Gehirn-Computer-Schnittstellen (BCIs) und Neuroprothesen. Durch das Dekodieren der neuronalen Signale, die mit dem Benennen verbunden sind, könnten Wissenschaftler potenziell Hilfsgeräte für Personen mit Sprachbeeinträchtigungen entwickeln, die es ihnen ermöglichen, effektiver durch direkte Gehirn-Computer-Kommunikation zu kommunizieren.

Für den Moment ist eines klar: Unsere Fähigkeit, die Welt um uns herum zu benennen, ist nicht nur ein einfacher Akt des Abrufs, sondern das Ergebnis eines ausgeklügelten und fein abgestimmten neuronalen Systems – eines, das jetzt detaillierter denn je enthüllt wird.

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