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Jetzt rufen! ‒ Wie Nervenzellen willentliche Lautäußerungen steuern

06.09.2013
Wissenschaftler des Instituts für Neurobiologie der Universität Tübingen erforschen Hirnprozesse zur gezielten Produktion von Kommunikationslauten

„Soll ich etwas sagen oder lieber schweigen?“ Nicht nur sprechende Menschen, auch Tiere stehen vor solchen grundlegenden Entscheidungen, wenn sie mit Rufen kommunizieren.

Die Neurobiologen Dr. Steffen Hage und Professor Andreas Nieder der Universität Tübingen konnten zeigen, dass Nervenzellen im Gehirn die zielgerichtete Initiierung von Rufen signalisieren und damit den Prozess der willentlichen Lautäußerung begründen. Die Forschungsergebnisse werden am 6. September 2013 in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht. (doi:10.1038/ncomms3409, 2013).

Wenn wir sprechen, nutzen wir Sprachlaute gezielt: Wir nennen die Dinge willentlich beim Wort oder halten Informationen bewusst zurück. Tiere hingegen äußern Laute zur Kommunikation meist aus dem Affekt heraus. Selbst unsere nächsten Verwandten im Tierreich, die nichtmenschlichen Primaten, rufen reflexartig, wenn sie in der Stimmung dazu sind. Jetzt konnten Tübinger Neurobiologen eindeutig zeigen, dass Rhesusaffen auf Kommando rufen (oder schweigen) können. Die Tiere konnten ihre Lautäußerungen gezielt instrumentalisieren, eine wichtige Verhaltensleistung, die auch uns erlaubt, Sprachlaute zweckdienlich einsetzen.

Um herauszufinden, wie die Nervenzellen im Gehirn kontrollierte Lautäußerungen hervorbringen, lernten Rhesusaffen am Computer beim Anschalten eines Lichtpunkts, und nur dann, schnell zu rufen. Während die Tiere die Aufgaben lösten, fanden sich bei Messungen im Bereich des Stirnhirns, des so genannten Präfrontalkortex, Gehirnzellen mit erstaunlichen Reaktionen. Die Nervenzellen wurden immer dann aktiv, wenn das Tier den Lichtpunkt zur Vokalisation angezeigt bekam. Rief das Tier allerdings spontan, waren diese Nervenzellen inaktiv. Diese Nervenzellen signalisierten also nicht jedwede Lautäußerung, sondern ausschließlich die zielgerichtet hervorgebrachten Rufe.

Mit der jetzt in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ vorgestellten Arbeit ergeben sich wert-volle Einblicke in die neurobiologischen Grundlagen der Lautäußerung. „Wir wollen die hirnphysio-logischen Mechanismen der willentlichen Produktion von Lautäußerungen verstehen lernen“, sagt Dr. Steffen Hage vom Institut für Neurobiologie, „da diese eine Schlüsselrolle bei der Evolution des menschlichen Sprechvermögens darstellten.“ Die Studie gibt wichtige Hinweise zur Funktion eines Hirnbereichs, der sich beim Menschen zu einem der zentralen Sprachareale entwickelt hat. „Stö-rungen dieses sogenannten Broca-Areals führen beim Menschen zu schweren Sprachstörungen bis hin zum völligen Sprachverlust des Patienten“, erklärt Professor Andreas Nieder. Die Ergebnisse geben wichtige Hinweise, wie das Gehirn die Erzeugung von Lauten kontrolliert und können helfen, krankhafte Veränderungen des Sprechens besser zu begreifen.

Originalveröffentlichung: Steffen R. Hage & Andreas Nieder: Single neurons in monkey prefrontal cortex encode volitional initiation of vocalizations. Nature Communications; doi: 10.1038/ncomms3409, 2013.

Kontakt:
Dr. Steffen Hage
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Tierphysiologie, Institut für Neurobiologie
Telefon +49 7071 29-72966
Mobil +49 171-5297424
steffen.hage[at]uni-tuebingen.de

Myriam Hönig | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

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