von Lise Menn

Neurolinguistik ist die Lehre davon, wie Sprache im Gehirn repräsentiert wird: das heißt, wie und wo unser Gehirn unser Wissen über die Sprache (oder Sprachen), die wir sprechen, verstehen, lesen und schreiben, speichert, was in unserem Gehirn passiert, wenn wir dieses Wissen erwerben, und was passiert, wenn wir es in unserem täglichen Leben verwenden. Neurolinguisten versuchen, Fragen wie diese zu beantworten: Was in unserem Gehirn macht die menschliche Sprache möglich – warum ist unser Kommunikationssystem so ausgeklügelt und unterscheidet sich so sehr von dem anderer Tiere? Verwendet die Sprache dieselbe Art von neuronaler Berechnung wie andere kognitive Systeme, z. B. Musik oder Mathematik? Wo in Ihrem Gehirn befindet sich ein Wort, das Sie gelernt haben? Wie kommt ein Wort in den Sinn, wenn man es braucht (und warum fällt es einem manchmal nicht ein?)

Wenn man zwei Sprachen beherrscht, wie wechselt man zwischen ihnen und wie verhindert man, dass sie sich gegenseitig stören? Wenn Sie von Geburt an zwei Sprachen lernen, wie unterscheidet sich Ihr Gehirn dann von dem einer Person, die nur eine Sprache spricht, und warum? Ist die linke Seite des Gehirns wirklich die „Sprachseite“? Wenn man aufgrund eines Schlaganfalls oder einer anderen Hirnverletzung die Fähigkeit zu sprechen oder zu lesen verliert, wie gut kann man dann wieder sprechen lernen? Welche Therapieformen sind bekanntlich hilfreich, und welche neuen Formen der Sprachtherapie sind vielversprechend? Haben Menschen, die von links nach rechts geschriebene Sprachen lesen (wie Englisch oder Spanisch), die Sprache an einem anderen Ort als Menschen, die von rechts nach links geschriebene Sprachen lesen (wie Hebräisch und Arabisch)? Was ist, wenn man eine Sprache liest, die mit einer anderen Art von Symbolen anstelle eines Alphabets geschrieben ist, wie Chinesisch oder Japanisch? Wenn Sie Legastheniker sind, inwiefern unterscheidet sich Ihr Gehirn von dem einer Person, die keine Probleme mit dem Lesen hat? Wie sieht es aus, wenn Sie stottern?

Wie Sie sehen, ist die Neurolinguistik eng mit der Psycholinguistik verflochten, die sich mit den Schritten der Sprachverarbeitung befasst, die für das Sprechen und Verstehen von Wörtern und Sätzen sowie für das Erlernen von Erst- und Folgesprachen erforderlich sind, und auch mit der Sprachverarbeitung bei Störungen des Sprechens, der Sprache und des Lesens. Informationen über diese Störungen erhalten Sie bei der American Speech-Language Hearing Association (ASHA) unter http://www.asha.org/public/.

Wie unser Gehirn funktioniert

Unser Gehirn speichert Informationen in Netzwerken von Gehirnzellen (Neuronen und Gliazellen). Diese neuronalen Netze sind letztlich mit den Teilen des Gehirns verbunden, die unsere Bewegungen (einschließlich derer, die für das Sprechen erforderlich sind) und unsere inneren und äußeren Sinneseindrücke (Geräusche, Anblicke, Berührungen und solche, die durch unsere eigenen Bewegungen entstehen) steuern. Die Verbindungen innerhalb dieser Netzwerke können stark oder schwach sein, und die Informationen, die eine Zelle aussendet, können die Aktivität einiger ihrer Nachbarn erhöhen und die Aktivität anderer hemmen. Jedes Mal, wenn eine Verbindung genutzt wird, wird sie stärker. Dicht vernetzte Nachbarschaften von Gehirnzellen führen Berechnungen durch, die mit Informationen aus anderen Nachbarschaften integriert werden, was häufig Rückkopplungsschleifen beinhaltet. Viele Berechnungen werden gleichzeitig durchgeführt (das Gehirn ist ein massiv paralleler Informationsprozessor).

Das Erlernen von Informationen oder Fähigkeiten geschieht durch die Herstellung neuer Verbindungen und/oder die Veränderung der Stärke bestehender Verbindungen. Diese lokalen und weit verzweigten Netze miteinander verbundener Gehirnzellen sind plastisch http://merzenich.positscience.com/?page_id=143 – das heißt, sie können sich im Laufe unseres Lebens immer wieder verändern, so dass wir lernen und uns (bis zu einem gewissen Grad) von Gehirnverletzungen erholen können. Bei Menschen mit Aphasie http://www.asha.org/public/Sprachstörungen/Aphasie.htm (Sprachverlust aufgrund einer Hirnschädigung) können je nach Schwere der Schädigung intensive Therapien und Übungen, vielleicht in Kombination mit transkranieller Magnetstimulation (TMS), zu erheblichen Verbesserungen der Sprache und der Bewegungskontrolle führen; siehe den Abschnitt Aphasie und die dort angegebenen Links. Computergestützte Methoden, die ein solch intensives Sprachtraining unter der Aufsicht eines Sprachpathologen ermöglichen, werden zunehmend verfügbar.

Wo befindet sich die Sprache im Gehirn?

Diese Frage ist schwer zu beantworten, denn die Gehirnaktivität ist wie die Aktivität einer großen Stadt. Eine Stadt ist so organisiert, dass die Menschen, die in ihr leben, das bekommen können, was sie zum Leben brauchen, aber man kann nicht sagen, dass eine komplexe Aktivität, wie die Herstellung eines Produkts, an einem Ort stattfindet. Die Rohstoffe müssen zur richtigen Zeit ankommen, es werden Zulieferer benötigt, das Produkt muss in verschiedene Richtungen verschickt werden. Genauso verhält es sich mit unseren Gehirnen. Wir können nicht sagen, dass die Sprache in einem bestimmten Teil des Gehirns „sitzt“. Die Informationen, die zusammenkommen, wenn wir ein Wort verstehen oder sagen, kommen von vielen Stellen, je nachdem, was das Wort bedeutet. Wenn wir z. B. ein Wort wie „Apfel“ verstehen oder aussprechen, verwenden wir wahrscheinlich Informationen darüber, wie Äpfel aussehen, sich anfühlen, riechen und schmecken, auch wenn wir uns dessen nicht bewusst sind. Beim Zuhören, Verstehen, Sprechen und Lesen sind also viele Teile des Gehirns aktiv. Einige Teile des Gehirns sind jedoch stärker an der Sprache beteiligt als andere Teile.

Die meisten Teile des Gehirns, die sowohl für die gesprochene als auch für die geschriebene Sprache entscheidend sind, befinden sich in der linken Seite der Hirnrinde (der linken Hemisphäre), unabhängig davon, welche Sprache man liest und wie sie geschrieben ist. Wir wissen dies, weil Aphasie fast immer durch eine Verletzung der linken Hemisphäre verursacht wird, nicht durch eine Verletzung der rechten Hemisphäre, unabhängig davon, welche Sprache Sie sprechen oder lesen oder ob Sie überhaupt lesen können. (Dies gilt für etwa 95 % der Rechtshänder und etwa die Hälfte der Linkshänder). Ein großer Teil des Gehirns (die „weiße Substanz“) besteht aus Fasern, die verschiedene Bereiche miteinander verbinden, denn der Gebrauch von Sprache (und das Denken) erfordert die schnelle Integration von Informationen, die in vielen verschiedenen Gehirnregionen gespeichert und/oder verarbeitet werden.

Die Bereiche auf der rechten Seite sind wichtig, um effektiv zu kommunizieren und um zu verstehen, was die Leute sagen. Wenn Sie zweisprachig sind, aber nicht beide Sprachen von Geburt an gelernt haben, kann es sein, dass Ihre rechte Hemisphäre an Ihrer zweiten Sprache etwas stärker beteiligt ist als an Ihrer ersten Sprache. Unser Gehirn ist in gewisser Weise plastisch, d. h. seine Organisation hängt sowohl von unseren Erfahrungen als auch von unserer genetischen Veranlagung ab. So werden beispielsweise viele der „auditiven“ Bereiche des Gehirns, die bei normal hörenden Menschen für das Verstehen gesprochener Sprache zuständig sind, von Menschen, die von Geburt an taub sind oder früh taub wurden (und keine Cochlea-Implantate haben), für das (visuelle) Verstehen von Gebärdensprache genutzt. Und blinde Menschen nutzen die „visuellen“ Bereiche ihres Gehirns, um in Blindenschrift geschriebene Wörter zu verarbeiten, auch wenn die Blindenschrift durch Berührung gelesen wird. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-reading-region

Zweisprachige Menschen entwickeln besondere Fähigkeiten, um zu kontrollieren, welche Sprache sie verwenden und ob es für sie angemessen ist, ihre Sprachen zu mischen, je nachdem, mit wem sie gerade sprechen. Diese Fähigkeiten können auch für andere Aufgaben nützlich sein. http://www.nih.gov/researchmatters/may2012/05072012bilingual.htm

Aphasie

Was ist Aphasie? Ist der Verlust der Sprache nach einer Hirnschädigung das Gegenteil vom Erlernen der Sprache? Menschen, die aufgrund einer Hirnschädigung Schwierigkeiten beim Sprechen oder Verstehen von Sprache haben, sind nicht wie Kinder. Der Gebrauch von Sprache erfordert viele Arten von Wissen und Fähigkeiten. Bei Menschen mit Aphasie gibt es unterschiedliche Kombinationen von Dingen, die sie noch wie ein Erwachsener beherrschen, und von Dingen, die sie nur noch schwer oder gar nicht mehr beherrschen. Tatsächlich können wir bei verschiedenen Menschen mit Aphasie unterschiedliche Muster von Profilen verschonter und beeinträchtigter sprachlicher Fähigkeiten erkennen.

Therapie kann Aphasikern helfen, verlorene Fähigkeiten zu verbessern oder wiederzuerlangen und die verbleibenden Fähigkeiten optimal zu nutzen. Erwachsene, die eine Hirnschädigung erlitten haben und aphasisch werden, erholen sich langsamer als Kinder, die dieselbe Art von Schädigung erlitten haben, aber sie verbessern sich über Jahrzehnte hinweg langsam weiter, wenn sie eine gute Sprachstimulation erhalten und keine zusätzlichen Schlaganfälle oder andere Hirnverletzungen haben. Weitere Informationen finden Sie bei der ASHA (http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm), der National Aphasia Association (http://aphasia.org/), Aphasia Hope (http://www.aphasiahope.org/) oder der Academy of Aphasia (http://www.academyofaphasia.org/ClinicalServices/)

Legasthenie und Stottern

Was ist mit Legasthenie und Kindern, die Schwierigkeiten beim Sprechenlernen haben, obwohl sie normal hören können? Warum haben Menschen Schwierigkeiten beim Lesen? Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Legastheniker Schwierigkeiten haben, die Laute der Sprache zu verarbeiten und das gedruckte Wort den Lauten zuzuordnen. Genetische Unterschiede und genetisch bedingte Unterschiede im Gehirn wurden in Familien mit Legasthenie und Sprachentwicklungsstörungen festgestellt, und die Forschung auf diesem Gebiet hilft uns zu verstehen, wie die Gene die ursprüngliche „Verdrahtung“ unseres Gehirns bestimmen. Es gibt solide Belege dafür, dass eine angemessene sprachbasierte Therapie für Kinder mit Entwicklungsstörungen des Lesens und der Sprache, einschließlich des Stotterns, wirksam ist. ASHA bietet hilfreiche Informationen über diese beiden Störungen: siehe http://www.asha.org/public/speech/disorders/lbld.htm.

Wie sich die neurolinguistischen Vorstellungen geändert haben

Viele etablierte Vorstellungen über die Neurolinguistik – insbesondere die Rolle der traditionellen „Sprachareale“ (Broca-Areal, Wernicke-Areal) in der linken Gehirnhälfte – wurden durch neuere Erkenntnisse in Frage gestellt und in einigen Fällen sogar umgestoßen. Die wohl wichtigsten neueren Erkenntnisse sind, 1) dass umfangreiche Netzwerke, an denen auch Bereiche beteiligt sind, die von den traditionellen Spracharealen weit entfernt sind, tief in den Sprachgebrauch involviert sind, 2) dass die Sprachareale auch an der Verarbeitung nichtsprachlicher Informationen beteiligt sind, wie z. B. an einigen Aspekten der Musik http://www.youtube.com/watch?v=ZgKFeuzGEns, und 3) dass die Korrelationen bestimmter Hirnareale mit bestimmten Sprachbeeinträchtigungen viel schlechter sind als bisher angenommen. Diese neuen Informationen sind verfügbar geworden, weil wir immer besser in der Lage sind, zu sehen, was im Gehirn passiert, wenn Menschen sprechen oder zuhören, und weil wir viele Jahre lang detaillierte Aphasie-Testdaten gesammelt und analysiert haben.

Wie sich die neurolinguistische Forschung verändert hat

Über hundert Jahre lang war die Forschung in der Neurolinguistik fast vollständig von der Untersuchung des Sprachverständnisses und der Sprachproduktion von Menschen mit Aphasie abhängig. Diese Untersuchungen der Sprachfähigkeit wurden durch relativ grobe Informationen darüber ergänzt, wo die Schädigung im Gehirn lokalisiert war. Die Neurologen mussten diese Informationen, sofern sie überhaupt vorhanden waren, aus den anderen verlorenen Fähigkeiten und aus Autopsiedaten ableiten, die oft nicht verfügbar waren. Einige wenige Patienten, die sich einem chirurgischen Eingriff unterziehen mussten, um schwere Epilepsie oder Tumore zu beseitigen, konnten durch direkte Hirnstimulation untersucht werden, wenn dies medizinisch notwendig war, um den Chirurgen von den Bereichen wegzuführen, die für den Sprachgebrauch des Patienten wichtig waren.

Computerisierte Röntgenuntersuchungen der frühen Generation (CAT-Scans, CT-Scans) und Röntgenuntersuchungen des zerebralen Blutflusses (Angiogramme) begannen in den 70er Jahren die experimentellen und beobachtenden Studien zur Aphasie zu ergänzen, lieferten aber nur sehr grobe Informationen darüber, wo sich der geschädigte Teil des Gehirns befand. Mit diesen frühen bildgebenden Verfahren konnte nur festgestellt werden, welche Teile des Gehirns ernsthaft geschädigt oder in ihrer Durchblutung eingeschränkt waren. Sie lieferten keine Informationen über die tatsächliche Aktivität im Gehirn und konnten daher nicht nachvollziehen, was während der Sprachverarbeitung bei normalen oder aphasischen Sprechern geschah. In Studien mit normalen Sprechern wurde damals meist untersucht, welche Seite des Gehirns am stärksten an der Verarbeitung von geschriebener oder gesprochener Sprache beteiligt war, da diese Informationen aus Laboraufgaben gewonnen werden konnten, bei denen es um das Lesen oder Hören unter schwierigen Bedingungen ging, wie z. B. das Hören verschiedener Arten von Informationen, die beiden Ohren gleichzeitig dargeboten wurden (dichotisches Hören).

Seit den 1990er Jahren hat es einen enormen Wandel auf dem Gebiet der Neurolinguistik gegeben. Mit moderner Technologie können Forscher untersuchen, wie die Gehirne von normalen Sprechern Sprache verarbeiten und wie ein geschädigtes Gehirn die Schädigung verarbeitet und kompensiert. Diese neue Technologie ermöglicht es uns, die Hirnaktivität zu verfolgen, während Menschen lesen, zuhören und sprechen, und auch eine sehr feine räumliche Auflösung der Lage von geschädigten Hirnbereichen zu erhalten. Die feine räumliche Auflösung stammt von der Magnetresonanztomographie (MRT), die exzellente Bilder liefert, die zeigen, welche Hirnbereiche geschädigt sind; auch die Auflösung von CT-Scans hat sich enorm verbessert. Die laufende Aktivität des Gehirns kann auf verschiedene Weise verfolgt werden. Für einige Zwecke ist die beste Methode die Erfassung der elektrischen und magnetischen Signale, die Neuronen untereinander senden, mit Hilfe von Sensoren außerhalb des Schädels (funktionelle Magnetresonanztomographie, fMRI; Elektroenzephalographie, EEG; Magnetoenzephalographie, MEG; und ereigniskorrelierte Potentiale, ERP). Eine weitere Methode ist die Beobachtung des ereigniskorrelierten optischen Signals (EROS), bei der schnelle Veränderungen in der Art und Weise, wie neuronales Gewebe Infrarotlicht streut, festgestellt werden, das den Schädel durchdringen und etwa einen Zentimeter in das Gehirn sehen kann. Bei einer dritten Methodenfamilie werden die Veränderungen des Blutflusses zu verschiedenen Hirnregionen anhand der Sauerstoffkonzentration (BOLD) oder der Art und Weise, wie das Blut Nahinfrarotlicht absorbiert (Nahinfrarotspektroskopie, NIRS), verfolgt. Die Hirnaktivität kann auch durch transkranielle Magnetstimulation (Stimulation von außerhalb des Schädels, TMS) vorübergehend verändert werden, so dass die Forscher die Auswirkungen dieser Stimulation auf die Fähigkeit der Menschen zu sprechen, zu lesen und Sprache zu verstehen sehen können. NIRS-, EROS-, ERP- und EEG-Techniken sind risikofrei, so dass sie aus ethischer Sicht für die Forschung an normalen Sprechern sowie an Menschen mit Aphasie eingesetzt werden können, die von der Teilnahme an einer Forschungsstudie nicht besonders profitieren würden. TMS scheint ebenfalls sicher zu sein.

Es ist sehr kompliziert, die Details herauszufinden, wie die Informationen aus verschiedenen Teilen des Gehirns in Echtzeit kombiniert werden können, so dass eine andere Art von Fortschritt aus der Entwicklung von Möglichkeiten stammt, Computer zu verwenden, um Teile dessen zu simulieren, was das Gehirn während des Sprechens oder Lesens tun könnte.

Untersuchungen darüber, was genau Menschen mit Aphasie und anderen Sprachstörungen tun können und was nicht, tragen auch weiterhin zu unserem Verständnis der Beziehungen zwischen Gehirn und Sprache bei. So hat beispielsweise der Vergleich der Leistungen von Menschen mit Aphasie bei Syntaxtests in Verbindung mit detaillierten Bildgebungsuntersuchungen ihrer Gehirne gezeigt, dass es erhebliche individuelle Unterschiede in den Teilen des Gehirns gibt, die an der Anwendung der Grammatik beteiligt sind. Auch der Vergleich von Menschen mit Aphasie in verschiedenen Sprachen zeigt, dass die verschiedenen Arten von Aphasie in den verschiedenen Sprachen unterschiedliche Symptome aufweisen, je nachdem, welche Art von Fehlermöglichkeiten die jeweilige Sprache bietet. Zum Beispiel können Menschen mit Aphasie in Sprachen, die unterschiedliche Formen für männliche und weibliche Pronomen oder männliche und weibliche Adjektive haben, geschlechtsspezifische Fehler beim Sprechen machen, aber in Sprachen, die keine unterschiedlichen Formen für verschiedene Geschlechter haben, kann sich dieses spezielle Problem nicht zeigen.

von: Lise Menn

Danksagung

Vielen Dank an die LSA-Mitglieder Sheila E. Blumstein, David Caplan, Gary Dell, Nina Dronkers und Matt Goldrick für sehr hilfreiches Feedback und Vorschläge.

Leseempfehlungen (*) und Literatur

Caplan, David, Gloria Waters, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy 2007. Eine Studie zur syntaktischen Verarbeitung bei Aphasie I: Behavioral (psycholinguistic) aspects. Brain and Language 101, 103-150.

Caplan, David, Gloria Waters, David Kennedy, Nathanial Alpert, Nikos Makris, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy. 2007. Eine Studie zur syntaktischen Verarbeitung bei Aphasie II: Neurologische Aspekte. Brain and Language 101, 151-177.

*Dehaene, Stanislaus. 2009. Reading in the Brain. Viking Press.

*Gardner, Howard. 1975. The Shattered Mind: The Person After Brain Damage. Vintage Books.

*Goodglass, Harold. 1993. Understanding Aphasia. Academic Press.

Hickok, Greg. 2009. Die funktionelle Neuroanatomie der Sprache. Physics of Life Reviews, 6, 121-143.

*Menn, Lise. 2011. Kapitel 2, How Brains Work, und Kapitel 6, Analyzing Aphasic Speech and Communication, in Psycholinguistics: Introduction and Applications. Plural Publishing.

*Patel, Aniruddh D. 2008. Music, Language, and the Brain. Oxford University Press.

Ramus, Franck. 2006. Gene, Gehirne und Kognition: Ein Fahrplan für den Kognitionswissenschaftler. Cognition 101, 247-269.

Turken, A.U. & Dronkers, N.F. The neural architecture of the language comprehension network: converging evidence from lesion and connectivity analyses. Frontiers in Systems Neuroscience, 2011, 5, 1-20

Modeling aphasic language: http://langprod.cogsci.illinois.edu/cgi-bin/webfit.cgi