Blitzschnell vom Ohr ins Hirn

Wissenschaftler der Freien Universität und der MRC Cognition and Brain Sciences Unit in Cambridge veröffentlichen Studie über Tempo des Wortverstehens

Nr. 61/2012 vom 20.03.2012

Forscher der Freien Universität Berlin und der britischen MRC Cognition and Brain Sciences Unit in Cambridge haben entdeckt, dass das Erfassen von Wörtern wesentlich schneller abläuft als bisher angenommen. Schon innerhalb einer Zehntelsekunde, nachdem das relevante Wort als Schallereignis auf das Ohr trifft, zeigen sich der Studie zufolge im Gehirn die ersten Anzeichen des Verständnisses. Die Ergebnisse wurden in der jüngsten Online-Version der Zeitschrift nature communications veröffentlicht.

Die Forscher um den Neurobiologen und Sprachwissenschaftler Prof. Dr. Dr. Friedemann Pulvermüller von der Freien Universität Berlin und Prof. Yury Shtyrov von der MRC Cognition and Brain Sciences Unit in Cambridge spielten ihren Versuchspersonen Wörter wie „Schlag“ und sinnlose Silben wie „Schlad“ vor. Im Englischen wurde beispielsweise statt „note“ das Pseudowort „noke“ vorgespielt. Am Anfang der Silben, wenn erst „Schla ...“ gehört wird oder „no …“, kann noch nicht mit Sicherheit entschieden werden, ob es sich um ein sinnloses oder sinnvolles Element handelt. Erst mit der Information über den letzten Konsonanten wird klar, dass das sinnvolle Schlag oder das Pseudowort Schlad gemeint ist. Die Arbeitsgruppe um Friedemann Pulvermüller fand nun heraus, dass schon innerhalb von 50 bis 80 Millisekunden, nachdem die Versuchspersonen zum ersten Mal die Wörter erkennen können, ein Hirnindikator das Wortverstehen anzeigt. Dies ist deutlich früher als eine früher mit Verständnisprozessen oft in Zusammenhang gebrachte Gehirnantwort, die sogenannte N400-Komponente, die erst nach etwa einer halben Sekunde deutlich hervortritt. Die Wissenschaftler konnten in der Studie auch einen anderen Hirnfunktionsindikator bestätigen, der einen Hinweis auf das Sprachverstehen gibt. Er tritt nach 150 bis 200 Millisekunden auf; Pulvermüllers frühere Gruppe in Cambridge berichtete darüber schon in Veröffentlichungen. So zeigte diese Komponente, die auch „semantische Mismatch Negativity“ genannt wird, bei 150 bis 200 Millisekunden an, ob gehörte Handlungswörter etwas mit Mund- oder Fußbewegungen („talking“ oder „walking“) zu tun haben.

„Verhaltensexperimente weisen schon lange darauf hin, dass die menschliche Sprachverarbeitungsmaschine schnell arbeitet“, sagte Friedemann Pulvermüller. „Hier sehen wir jedoch zum ersten Mal einen physiologischen Beleg, der diesen Verdacht auch mit Hirnmessungen bestätigt und die unglaubliche Geschwindigkeit präzisiert, mit der unser Gehirn zwischen Sinnvollem und Sinnlosem unterscheidet.“ Die Forscher hatten für ihre Studie eine neue Methode verwendet, die der Magnetenzephalographie und verteilten Quellenlokalisation. Mit der Magnetenzephalographie können kleinste Magnetfelder, die das Gehirn beim Arbeiten produziert, über dem Kopf gemessen werden. Mit der verteilten Quellenanalyse können die zugrunde liegenden Aktivierungsmuster im Gehirn verortet werden. Die zeitliche Präzision dieser Methode ist unübertroffen.

In der Zukunft möchte das Team um Pulvermüller das neue Wissen um schnelles Sprachverstehen auch bei der Therapie von Sprachstörungen nach einem Schlaganfall nutzbar machen: „Die frühen Hirnantworten des Verstehens helfen uns vielleicht bei der Messung von Fortschritten, die Schlaganfall-Patienten mit einem Verlust der normalen Sprachfähigkeit im Laufe von intensiver Sprachtherapie machen.“

Weitere Informationen

Prof. Dr. Dr. Friedemann Pulvermüller, Fachbereich Philosophie und Geisteswissenschaften und Exzellenzcluster „Languages of Emotion“ der Freien Universität Berlin, Telefon 030 / 838-54443 (Sekretariat: 54808), E-Mail: friedemann.pulvermuller@fu-berlin.de

Literatur

MacGregor, L. J., Pulvermüller, F., van Casteren, M., Shtyrov, Y., 2012. Ultra-rapid access to words in the brain: neuromagnetic evidence, nature communications 3, 711.