Entspanntes Plaudern oder Fachvortrag: Sprechen funktioniert beim gesunden Menschen scheinbar mühelos. Doch der Weg vom Gedanken bis zum gesprochenen Wort setzt komplexe Abläufe im Gehirn voraus. Eine Vielzahl an spezialisierten Hirnregionen arbeitet in Bruchteilen von Sekunden eng vernetzt zusammen. JARA-BRAIN Wissenschaftler PD Dr. rer. nat. Stefan Heim bestätigt: „Das Gehirn ist ein hochkomplexes, arbeitsteiliges Organ. In unseren Forschungsarbeiten zur Sprachverarbeitung konnten wir nachweisen, welche Funktionen einzelne Hirnareale haben und wie diese perfekt zusammenspielen.“
Das Gehirnareal 45 greift auf das mentale Lexikon zurück
Um die Spezialisierungen auf allen Ebenen zu visualisieren, ließen Stefan Heim und seine Kollegen Probanden sowohl semantische als auch phonologische Wortfindungsaufgaben im Magnetresonanztomographen (MRT) lösen. Durch die funktionellen MRT-Aufnahmen und mit Hilfe des zytoarchitektonischen Wahrscheinlichkeitsatlasses der JARA-BRAIN Wissenschaftler Prof. Dr. Katrin Amunts und Prof. Dr. Karl Zilles konnten Struktur-Funktions-Beziehungen bei der Sprachverarbeitung in der Broca-Region, insbesondere in den Arealen 44 und 45, differenzierter als bisher nachgewiesen werden. „In früheren Arbeiten wurde die Hypothese aufgestellt, dass das Areal 44 für die phonologischen und das Areal 45 für die semantischen Prozesse zuständig ist. Unsere Untersuchungen bestätigten zwar, dass das Areal 44 phonologische Abläufe unterstützt.
Aber der Bereich kann viel mehr. Er ist auch bei der Verarbeitung von morphologischen und syntaktischen Informationen für die Wort- und Satzbildung aktiv“, erläutert Stefan Heim. Auch die Funktion von Areal 45 ist allgemeiner, als die Experten bisher dachten. Die JARA-BRAIN Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wiesen nach, dass in diesem Bereich Informationen aus dem mentalen Lexikon selektiert werden: „Wenn ich beispielsweise eine Katze sehe, wählt das Areal aus meinem mentalen Lexikon eben nicht das Konzept Hund oder Vogel, sondern das der Katze“, berichtet der Psychologe.
Nachdem die kognitiv-sprachlichen Prozesse in der Broca-Region abgeschlossen sind, beginnen die artikulatorischen Abläufe im Gehirn. Gemeinsam mit dem JARA-BRAIN Juniorprofessor Dr. Simon Eickhoff konnte Stefan Heim zeigen, dass das Areal 44 in ein kortiko-subkortikales Netzwerk eingebunden ist, zu dem auch die Insel, die Basalganglien, das Cerebellum sowie der Prämotor- und Motorkortex zählen. Die Ergebnisse dienen dazu, bestehende neurokognitive Modelle der Sprachverarbeitung zu präzisieren und gestörte Prozesse bei der Sprachplanung und –produktion – unter anderem bei Patientinnen und Patienten mit Aphasie oder Schizophrenie und bei Kindern mit Lese-Rechtschreibschwäche - zu verstehen. Hierzu laufen derzeit Projekte im Forschungszentrum Jülich und am Universitätsklinikum Aachen, die durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, das Bundesministerium für Bildung und Forschung und JARA gefördert werden.
