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Komplexe Hirnlandschaft bestimmt unser Sprechen

22.09.2010
Jülicher Forscher kartieren die Broca-Region im Gehirn neu

Die Broca-Region unseres Gehirns soll nach bisheriger Anschauung aus zwei Arealen bestehen und gilt seit ihrer Entdeckung im Jahre 1861 als eine der beiden für die Sprachfähigkeit entscheidenden Hirnrindenregionen.

Diese Vorstellungen über die neuroanatomische Grundlage unserer Sprache müssen grundsätzlich revidiert werden, berichten Jülicher Wissenschaftler mit Kollegen aus Aachen, Düsseldorf und Leipzig in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins PLoS Biology.

Sie konnten durch eine Analyse der Verteilung funktionell wichtiger Moleküle nachweisen, dass die Broca-Region eine weitaus komplexere Hirnlandschaft ist, die aus einer Vielzahl von bisher unbekannten Arealen besteht. Ihre molekularen Merkmale weisen auf unterschiedliche motorische, kognitive und zum Teil noch nicht näher bekannte Funktionen hin.

Die Broca-Region gilt nach klassischen Anschauungen als das motorische Sprachzentrum. Hier ist etwa die Fähigkeit verankert, Laute und Worte zu bilden. Nach der noch heute gebräuchlichen Hirnrindenkartierung Korbinian Brodmanns besteht die Region aus zwei Arealen. Seit einigen Jahren wird diese Einteilung aber von Forschern infrage gestellt - der Grund sind klinische Erfahrungen und die Ergebnisse bildgebender Analysen mit der funktionellen Magnetresonanztomografie. „Schädigungen in der Broca-Region können über ein Dutzend verschiedener Sprachstörungen zur Folge haben“, sagt Prof. Katrin Amunts, Hirnforscherin am Forschungszentrum Jülich und Erstautorin der Studie. „Zum Beispiel in der Artikulation, aber auch im Verständnis oder der Grammatik, wie linguistische Untersuchungen zeigen. Das spricht für ein viel komplexer strukturiertes Sprachzentrum als bisher gedacht.“

Die Wissenschaftler hatten daher die Zellarchitektur sowie die Verteilung verschiedener Rezeptoren in der Broca-Region unter die Lupe genommen. Rezeptormoleküle sind entscheidend für die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen – und können daher helfen, strukturell ähnliche Bereiche weiter aufzuschlüsseln. Denn ist die Verteilung der Rezeptoren in diesen Regionen unterschiedlich, so sind es auch die Funktionen des Gehirns an diesen Stellen. „Wir haben herausgefunden, dass die Broca-Region nicht nur aus zwei, sondern aus einer Vielzahl von Arealen besteht, die ein hochdifferenziertes Mosaik bilden“, sagt Prof. Karl Zilles, Mitautor dieser Studie. „Es ist eine komplexe Welt, die unserer Sprachfähigkeit gewidmet ist.“

So zeigt die Untersuchung beispielsweise eine deutlich unterschiedliche Verteilung eines Rezeptors zwischen den Broca-Regionen der beiden Hirnhälften und geringere Unterschiede bei anderen Rezeptoren. Ob dies die molekulare Grundlage für die unterschiedlichen klinischen Befunde ist, die sich bei Patienten mit Schädigungen der Broca-Region nur in der linken oder nur in der rechten Gehirnhälfte beobachten lässt, müssen weitere Untersuchungen klären. Im ersten Fall verlieren die Patienten ihre Sprechfähigkeit vollständig. Im zweiten Fall können sie korrekt artikulieren, aber die Sprachmelodie fehlt.

„Es ist eine Aufgabe für die Zukunft, die neue Organisation der Broca-Region funktionell genauer zu analysieren und die Interaktion der bisher unbekannten Areale zu untersuchen“, sagt Amunts. Ein anderes Projekt läuft bereits: die Untersuchung der zweiten, für die Sprachfähigkeit entscheidenden Großregion des Gehirns, des Wernicke-Areals. Hier soll nach bisheriger Anschauung das Sprachverständnis ermöglicht werden.

Die vorliegende Entdeckung zahlreicher molekular und zellulär unterschiedlicher Hirnrindenareale in der Broca’schen Sprachregion und unmittelbar angrenzenden Bereichen zeigt, dass unser Sprachvermögen in einer deutlich differenzierter ausgebildeten Hirnlandschaft beheimatet ist, als man es sich fast 150 Jahre lang vorgestellt hat. Die Ergebnisse sind nicht nur für die Sprachforschung und die Diagnostik und Therapie bei Schlaganfällen von Bedeutung, sondern verändern die neurobiologische Basis für aktuelle Diskussionen über Sprachentstehung während der Evolution, Spracherziehung und Sprachstörungen.

Die Veröffentlichung bei PLoS Biology:
Amunts K, Lenzen M, Friederici AD, Schleicher A, Morosan P, et al. (2010) Broca’s Region: Novel Organizational Principles and Multiple Receptor Mapping. PLoS Biol 8(9): e1000489.

doi:10.1371/journal.pbio.1000489

Webseite der Arbeitsgruppe:
http://www.fz-juelich.de/inm/inm-1/index.php?index=307
Ansprechpartnerin:
Prof. Katrin Amunts
Tel. 02461 61 2481/-4300
k.amunts@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Dr. Barbara Schunk, Annette Stettien
Tel.: 02461 61 8031 bzw. 2388,
b.schunk@fz-juelich.de, a.stettien@fz-juelich.de
Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Kombiniert mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundlagenorientierte und fächerübergreifende Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch konkrete technologische Anwendungen. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den größten Forschungszentren Europas.

Annette Stettien | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de
http://www.fz-juelich.de/inm/inm-1/index.php?index=307

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