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FORSCHUNG/603: Wissenschaftler identifizieren Sitz der Grammatik im Gehirn (MPG)


Max-Planck-Gesellschaft - 12. Mai 2009

"Peter wusste, dass Maria, die Hans, der gut aussah, liebte, Johann geküsst hatte"

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig identifizieren Sitz der Grammatik im Gehirn


Peter wusste, dass Maria, die Hans, der gut aussah, liebte, Johann geküsst hatte - lange und komplizierte Sätze wie dieser verwirren den Zuhörer oder Leser, soviel ist klar. Was aber genau bei der Verarbeitung von Schachtelsätzen und anderen grammatikalischen Achterbahnen im Hirn vor sich geht, galt bislang als strittig. Jetzt sind Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig um Direktorin Angela Friederici diesem Geheimnis ein Stück weit auf die Spur gekommen. Zum ersten Mal konnten sie die neuronalen Vorgänge bei der Verarbeitung komplexer Satzstrukturen von den dabei notwendigen Gedächtnisprozessen abgrenzen. Wie sie dabei feststellten, erfolgt die Verarbeitung von Wörtern im Satz und die der zugrundeliegenden syntaktischen Strukturen in unterschiedlichen Hirnarealen. Welche das sind, wissen die MPI-Forscher aus Leipzig jetzt auch. (PNAS, 04. Mai 2009)


Bisher fiel es in Experimenten schwer, einzelne Aspekte sprachlicher Information von einander zu trennen. Denn das Abspeichern der einzelnen Wörter im Kurzzeitgedächtnis oder das Erfassen der Satzstruktur treten bei der Satzverarbeitung immer gemeinsam auf. "Deshalb war auch unklar, ob beide Prozesse von dem selben Hirnareal geleistet werden, oder ob unterschiedliche Areale diese Aufgaben übernehmen", erklärt Angela Friederici, Direktorin am Leipziger Max-Planck-Institut das Problem. Immerhin existierte bereits eine Vermutung darüber, welche Region des Gehirns syntaktische Informationen analysiert. "In früheren Studien beobachteten wir immer, wenn wir die Probanden mit komplexen Sätzen konfrontiert hatten, in der so genannten pars opercularis in der linken Hemisphäre des Gehirns erhöhte Aktivität", erklärt Friedericis Mitarbeiter Michiru Makuuchi. Diese Region befindet sich innerhalb des Broca-Areals, im linken präfrontalen Kortex, dessen wichtige Rolle für das Sprachverstehen der Forschung schon seit der Mitte des 19. Jahrhunderts bekannt ist. "Bisher blieb jedoch fraglich, ob diese Region tatsächlich auf die komplexe Struktur eines Satzes reagiert, oder ob sie einfach wegen der höheren Anzahl an Worten zugeschaltet wird, um die Arbeit des Kurzzeitgedächtnisses zu unterstützen", sagt Makuuchi.

Um diese Frage zu klären, ließen Forscher der Gruppe um Angela Friederici Testpersonen zwei verschiedene Typen von Sätzen lesen. Dazu gehörten Sätze, bei denen es vor allem darauf ankam, die komplizierte Struktur zu durchschauen, wie "Peter wusste, dass Maria, die Hans, der gut aussah, liebte, Johann geküsst hatte". Eine andere Gruppe von Sätzen wies dagegen eine vergleichsweise einfache Struktur auf, forderte aber das Kurzzeitgedächtnis der Probanden, weil sie zwischen Subjekt ("Antje") und Verb ("gesehen hatte") eine große Anzahl an Worten behalten mussten, etwa bei dem Satz: "Peter wusste, dass Antje den großen Mann gestern am späten Abend gesehen hatte." Die jeweilige neuronale Reaktion der Probanden auf die Sätze überwachten die Wissenschaftler mit Hilfe der funktionellen Magnetresonanztomografie, mit der sich die Aktivität einzelner Hirnregionen registrieren lässt. "Unsere Vermutung erwies sich als richtig ", fasst Makuuchi das Ergebnis dieser Versuchsreihe zusammen. "Tatsächlich korrespondierte die Aktivität der linken pars opercularis mit dem Grad an Komplexität, den die Sätze aufwiesen. Dagegen sprach auf die einfach strukturierten, aber langen Sätze eine andere Hirnregion, an - der oberhalb des Broca-Areals gelegene linke inferiore frontale Sulcus." Zwischen diesen beiden Arealen fanden die Forscher zudem starke Nervenfaserverbindungen, über die zwei Hirnregionen in regem Informationsaustausch stehen. Allerdings ist noch unklar, was genau sich dort abspielt. "Das müssen wir in weiteren Studien genauer untersuchen", so Makuuchi.
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Originalveröffentlichung:
Michiru Makuuchi, Jörg Bahlmann, Alfred Anwander, and Angela D. Friederici
Segregating the core computational faculty of human language from working memory
PNAS. 04. Mai 2009


Weitere Informationen erhalten Sie von:
Dr. Michiru Makuuchi
Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Leipzig
Tel.: +49 341 9940 132
E-Mail: makuuchi@cbs.mpg.de


Bildunterschrift der im Schattenblick nicht veröffentlichten Abbildungen der Originalpublikation:

Abb.: Hirnregionen, die auf die verschiedenen Typen von Sätzen (komplizierte Struktur versus hohe Wortanzahl) reagieren. (Rot-gelb: Die Aktivität dieser Region steigt mit erhöhter Anzahl von ineinander verschachtelten Nebensätzen, was darauf schließen lässt, dass sie die Verarbeitung von Syntax in komplexen Sätzen unterstützt. Blau: Die Aktivität dieser Region wächst mit zunehmendem Abstand zwischen Subjekt und Prädikat im Satz - sie unterstützt das Arbeitsgedächtnis während der Verarbeitung komplexer Sätze. Gelb und grün: Brodmann Areale 44 pars opercularis und 45 pars triangularis.)


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Quelle:
MPG - Presseinformation B / 2009 (88), 12. Mai 2009
Herausgeber:
Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Referat für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
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veröffentlicht im Schattenblick zum 16. Mai 2009