Fast Facts:
- Wissenschaftler wissen seit langem, dass Brocas Bereich im frontalen Kortex eine kritische Rolle spielt, wenn es darum geht, unsere Gedanken in Worte zu fassen, aber seine genaue Rolle war 150 Jahre lang ungewiss.
- Mit einer Technik zur genauen Abbildung der Gehirnaktivität verfolgten die Forscher den Sprachfluss durch das Gehirn und stellten fest, dass Brocas Bereich kurz vor dem Sprechen von Wörtern am aktivsten ist.,
- Brocas Bereich ist eine Schlüsselkomponente eines komplexen Sprachnetzwerks, das mit dem Fluss sensorischer Informationen aus dem zeitlichen Kortex interagiert, einen Plan zum Sprechen entwickelt und diesen Plan an den motorischen Kortex weiterleitet, der die Bewegungen des Mundes steuert.
Was passiert im Gehirn eines Schauspielers, der Hamlets „sein oder nicht sein“ rezitiert Soliloquie oder der Person neben dir beim Mittagessen sagen: „Bitte gib das Salz weiter“?, Seit 150 Jahren wissen Wissenschaftler, dass eine Gehirnregion namens Broca-Bereich eine Schlüsselrolle bei der Sprachproduktion spielt, aber genau das, was sie tut und wie sie es tut, war ein Rätsel. Nun zeigt eine Studie, die an der Johns Hopkins University School of Medicine mit Aufnahmen von der Oberfläche des Gehirns durchgeführt wurde — zwischen chirurgischen Eingriffen zur Behandlung epileptischer Anfälle—, dass Brocas Bereich früh im Prozess der Satzbildung aktiv ist und seine Arbeit beendet, bevor tatsächlich ein Wort gesprochen wird, was früher ist als bisher angenommen.,
Wenn der Prozess des Sprechens wie eine Produktion von Shakespeares Hamlet ist, vermuteten die Forscher einmal, dass Brocas Bereich ein detailorientierter Regisseur sein könnte, der genau kontrolliert, wie ein Schauspieler jede Zeile ausspricht. Aber die Forschung, veröffentlicht Feb. 17 in den Proceedings der National Academy of Sciences, schlägt vor, dass Brocas Bereich das Drehbuch schreiben könnte — Organisation der Klänge, die die Ideen des Dramatikers ausdrücken.,
Diese neue Erkenntnis über Brocas Bereich, der sich im frontalen Kortex oberhalb und hinter dem linken Auge befindet, könnte letztendlich der Behandlung von Sprachstörungen aufgrund von Schlaganfall, Epilepsie und Hirnverletzungen zugute kommen, sagt Nathan E. Crone, MD, außerordentlicher Professor für Neurologie an der Johns Hopkins University und leitender Autor der Studie. Crone ist einer der Pioniere der von den Forschern verwendeten Technik, die das Timing und den Ort der Gehirnaktivität detailliert erfasst.,
„Wir waren daran interessiert zu untersuchen, wie Informationen während der Sprache durch das Gehirn fließen“, sagt Crone, „und in dieser Studie konnten wir zum ersten Mal den Zeitpunkt der Aktivierung verschiedener Gehirnzentren bei verschiedenen Sprachaufgaben sehr genau aufzeichnen. Brocas Bereich wurde immer als sehr wichtig für die Artikulation der Sprache angesehen, aber bis jetzt war seine genaue Rolle unklar., Wir fanden heraus, dass Brocas Bereich nicht die Artikulation der Sprache durchführt, sondern einen Artikulationsplan entwickelt und dann überwacht, was gesagt wird, um Fehler zu korrigieren und Anpassungen im Sprachfluss vorzunehmen. „
Crone und seine Co-Autoren arbeiteten mit sieben Patienten mit Epilepsie, die im Johns Hopkins Hospital wegen Anfällen behandelt wurden. Das Experiment wurde durchgeführt, während sich die Patienten einer Gehirnkartierung unterziehen, um den genauen Ort zu bestimmen, an dem die Anfälle jedes Patienten ihren Ursprung hatten., In diesem Prozess platzierten Ärzte Elektroden an mehreren Stellen auf der Oberfläche des Kortex, einschließlich Brocas Bereich, und zeichneten die elektrische Aktivität auf, die an jedem Ort stattfand. Da die Signale direkt am Kortex aufgenommen wurden, waren sie frei von Problemen, die sich auf Aufnahmen auf der Kopfhaut auswirken können.
Patienten sind wachsam und interagieren mit dem medizinischen Team während dieser intrakraniellen Kartierung. Während Pausen im Mapping bat ein Experimentator jeden Patienten, ein einsilbiges Wort zu lesen oder zu hören und es laut zu wiederholen., Der Test enthielt echte Wörter wie“ Buch „und Unsinnwörter wie“ yode.“Brocas Gebiet war am aktivsten, kurz bevor die Worte gesprochen wurden, aber seine Aktivität nahm ab, während die Patienten sprachen, fanden die Forscher heraus. Die Aufnahme zeigte, dass Brocas Bereich am aktivsten war und am längsten aktiv blieb, als die Patienten gebeten wurden, Unsinnwörter auszusprechen — ein Zeichen dafür, dass Brocas Bereich härter arbeiten musste, um diese unbekannten Geräusche zu verarbeiten.,
Brocas Bereich scheint als Vermittler zwischen dem temporalen Kortex, der eingehende sensorische Informationen organisiert, und dem motorischen Kortex, der die Bewegungen des Mundes ausführt, zu fungieren, fanden die Forscher heraus. „Brocas Bereich wird während der eigentlichen Sprachausgabe geschlossen, kann jedoch während des Gesprächs als Teil der Planung zukünftiger Wörter und vollständiger Sätze aktiv bleiben“, sagt die Hauptautorin Adeen Flinker, jetzt Postdoktorandin an der New York University, die die Forschung durchgeführt hat, während er war Doktorand an der University of California, Berkeley.,
Laut Flinker haben Neurowissenschaftler das Sprachzentrum des Gehirns traditionell in zwei Hauptregionen organisiert: eine für die Wahrnehmung von Sprache und eine für die Erzeugung von Sprache. „Dieser neue Befund hilft uns, zu einer weniger dichotomen Sichtweise überzugehen, in der Brocas Bereich nicht einfach ein Zentrum für die Sprachproduktion ist, sondern ein kritischer Bereich für die Integration und Koordination von Informationen über Gehirnregionen hinweg.,“
Weitere Co-Autoren sind Anna Korzeniewska und Piotr Franaszczuk von Johns Hopkins; Robert Knight und Avgusta Shestyuk von der University of California, Berkeley; und Nina Dronkers am Veterans Affairs Northern California Health Care System. Die Forschung wurde vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke und der Nielsen Corporation finanziert.
