Vom Baby-Schrei zu Goethes Faust

4. April 2016

Sprache beginnt scheinbar mit unserem ersten Schrei, in dem Moment, in dem wir auf die Welt kommen. Tatsächlich beginnt sie jedoch bereits viel früher: Schon im Mutterleib können wir einzelne Laute verstehen. Von da an entwickelt sich Sprache im Laufe unseres Lebens scheinbar widersinnig: Viele Meilensteine erreichen wir in rasanter Geschwindigkeit bereits in den ersten drei Lebensjahren, andere liegen dagegen bis ins Erwachsenenalter in weiter Ferne. Wie dieser Weg aussieht, haben Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig nun erstmals in einem umfassenden Modell nachgezeichnet. Grundlage dafür war eine innovative Methode, die einen Blick in das Gehirn Dreijähriger erlaubt, während es Sprache verarbeitet.

Mithilfe der Attrappe eines Hirnscanners bereitet sich eine junge Probandin auf ein Experiment vor. Michael Skeide trainiert vorab mit dem Mädchen im Kindersprachlabor des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften, damit bei der echten Messung alles glatt geht.

Es mag paradox erscheinen: Einerseits können bereits Neugeborene einzelne Silben wie „ma“ und „pa“ akustisch voneinander unterscheiden und Dreijährige schon einfache Sätze mühelos verstehen. Andererseits dauert es bis ins Erwachsenenalter, ehe wir komplizierte Formulierungen ohne Probleme begreifen können, selbst wenn diese aus einfachen Wörtern zusammengesetzt sind.

Neurowissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) haben eine Erklärung für dieses Phänomen gefunden: „Die für die Verarbeitung von Sprache zuständigen Hirnareale und die Verbindungen zwischen ihnen, eine Art Datenautobahnen, reifen unterschiedlich schnell heran “, so Prof. Angela D. Friederici, Direktorin des MPI CBS und eine international renommierte Expertin für die Neurobiologie der Sprache. Aus dieser Erkenntnis heraus entwickelten sie und ihr Team ein umfassendes Modell über den Werdegang der einzelnen Hirnbereiche zur Verarbeitung von Sprache - vom kleinkindlichen hin zum erwachsenen Gehirn.

Demnach ist insbesondere ein bestimmter Bereich des Großhirns von Anfang an an der Sprachverarbeitung beteiligt: der linke Schläfenlappen des Großhirns. Er hilft uns von klein auf, hochautomatisch in wenigen Millisekunden „mama“ von „papa“ zu unterscheiden. Auch einfache Sätze aus wenigen Wörtern können hier bereits verarbeitet werden. Etwa bis zum dritten Lebensjahr ist der Schläfenlappen damit das Epizentrum unserer Sprache.

Erst danach gesellt sich langsam eine zweite zentrale Sprachregion als Teil des gesamten Sprachnetzwerkes dazu: Das Broca-Areal im Stirnbereich unseres Großhirns. Hier wird vor allem komplexe sprachliche Information  verarbeitet. Deutlich wird dieser Entwicklungsschritt beim Satzverstehen. Schon früh wird der Satz „Der Fuchs jagt den Igel“ problemlos verstanden. Fuchs jagt Igel, klar! Allerdings führt der Satz „Den Igel jagt der Fuchs“ zu Missverständnissen bei den Kleinen. Denn die einfache Wortfolge Igel-jagt-Fuchs interpretieren sie noch falsch, da sie die grammatische Bedeutung von „der“ und „den“ noch nicht voneinander unterscheiden können. Doch nur so kann identifiziert werden, wer tut was wem. Von Erwachsenen werden beide Sätze in gleicher Geschwindigkeit erfasst und richtig interpretiert.

Mit zunehmendem Alter wird  das Broca-Areal nicht nur stärker aktiviert während wir Sätze verarbeiten, sondern auch mehr und mehr in das gesamte Sprachnetzwerk eingebunden. Entscheidend dafür ist ein Bündel aus Nervenfasern, das die Verbindungsbahn zwischen diesen beiden Sprachzentren, dem linken Schläfenlappen und dem Broca-Areal, bildet: Der Fasciculus Arcuatus. Erst wenn dieses Bündel von Nervenfasern vollkommen ausgereift ist, können kompliziertere Formulierungen genauso gut und schnell verarbeitet werden wie einfache. Und das dauert ungefähr bis zum Ende der Pubertät. Denn ähnlich wie der Kupferdraht eines Stromkabels mit Kunststoff umhüllt ist, bildet sich im Laufe der Entwicklung aufwendig um jede Nervenfaser ein dicke Myelinschicht, durch die die elektrischen Signale mit möglichst wenigen Verlusten in hoher Geschwindigkeit übertragen werden können. „Wir konnten erstmals zeigen, dass schwierige Sätze umso besser verarbeitet werden, je weiter entwickelt diese Faserverbindung, der Fasciculus Arcuatus, ist“, so Dr. Michael Skeide, der  an der Entwicklung des Modells maßgeblich beteiligt war.

Das Gehirn und seine einzelnen, für die Sprache zuständigen Hirnareale reifen unterschiedlich schnell heran: Der kurze Teil des sogenannten Fasciculus Arcuatus (gelb) und der sogenannte Fasciculus fronto-occipitalis inferior (grün) sind schon kurz nach der Geburt entwickelt. Der lange Teil des sogenannten Fasciculus Arcuatus (blau) muss jedoch bis ins Erwachsenenalter reifen. Erst dann kann dieses Bündel Nervenfasern auch komplexe grammatikalische Informationen vom Broca-Areal ins Wernicke-Areal übertragen. LH = Linke Hirnhälfte

„Unsere Erkenntnisse zeigen umso eindringlicher, dass Sprache wesentlich mehr ist, als die Verarbeitung akustischer Signale. Vielmehr ist es die Fähigkeit, Wörter nach bestimmten Regeln zu kombinieren und Sätze mit bestimmten Bedeutungen zu assoziieren“, so die Sprachforscherin Friederici. Um diese vollends zu entfalten, brauche es bis ins Erwachsenenalter. Erst dann seien die notwendigen Hirnstrukturen vollständig ausgereift.

Möglich waren diese Erkenntnisse durch eine innovative Methode, die am MPI CBS entwickelt wurde. „Unser Wissen, wie das Gehirn die Fähigkeit entwickelt, auch kompliziertere Sprache zu verarbeiten, war lange Zeit lückenhaft. Lange schien es unmöglich, in das Gehirn von Kleinkindern zu schauen, während es Sprache verarbeitet“, erklärt sie. Denn die geläufige Methode der sogenannten Magnetresonanztomographie (MRT) galt als nicht anwendbar für die Kleinen – insbesondere, weil es ihnen schwer fällt, ihren Kopf während der Aufnahmen ruhig zu halten. Friederici und ihrem Team ist es dennoch genau das gelungen: MRT-Messungen so weiterzuentwickeln, dass selbst ein Blick in das Gehirn von Dreijährigen möglich wird. Die entscheidende Idee war dabei, das Angenehme mit dem Nützlichen zu verbinden und das Stillhalten mit den Kleinen spielerisch zu üben, während sie einen Trickfilm schauen. „Erst diese Methode ebnete den Weg zu unserem heutigen Verständnis über die Entwicklung unseres Sprachnetzwerkes“, fügt sie hinzu.

Weitere Informationen

http://www.cbs.mpg.de/abteilungen/neuropsychologie/kindersprachlabor

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