Die Anatomie der Sprache

Ich sitze vor einer dunklen Fensterscheibe. Im Raum pocht es rhythmisch. Unruhig wandert mein Blick über die Apparaturen. Die Luft flimmert vor den Monitoren. Eine Lautsprecher-​Stimme durchbricht die gespannte Atmosphäre: „Dann ruft den Fahrer der Baron.” Ich werfe einen Blick auf den Monitor vor mir. Alles im grünen Bereich. Durch die dicke Scheibe kann ich schemenhaft M.’s Fußsohlen erkennen. Sein Oberkörper verschwindet in einer großen weißen Röhre.

Was da im Keller eines ostdeutschen Uniklinikums gerade vor sich geht, ist eine Messung mit Magnetresonanztomografie, kurz: MRT. Die MRT-​Röhre ist meine Pforte zum Gehirn. Mit ihr will ich als Hirnforscherin dem Geheimnis der Sprache auf den Grund gehen. Herr M. hilft mir dabei.

Ständig benutzen wir Sprache. Wir telefonieren, lesen oder sehen fern, ohne darüber nachzudenken. Dabei ist Sprache unglaublich kompliziert. Denken Sie nur an Kinder, die mit Mühe sprechen lernen müssen. Oder an das Erlernen einer Fremdsprache mit all ihrer Grammatik, ihren Millionen von Wörtern und ihrer diffizilen Aussprache. Wir Muttersprachler produzieren dagegen täglich 16.000 Wörter wie aus dem Effeff. Oder schreiben pro Tag geschlagene 145 Minuten Textnachrichten – zumindest junge Frauen. Wie schafft unser Gehirn das?

Um die 100 Muskeln steuert unser Gehirn, die beim Sprechen nicht nur die Zunge und unseren Kehlkopf bewegen, sondern auch Lippen, Gaumen, Rachen, Kehldeckel und Lunge. Auch Zähne und der Nasenraum sind für die Artikulation wichtig. Damit erzeugen wir bis zu 180 Wörter oder 500 Silben pro Minute.

Doch das ist nur der motorische Teil der Sprachproduktion. Tatsächlich leistet das Gehirn weitaus mehr, wenn wir sprechen. Oder Sprache hören: Die Ohren nehmen die Schallwellen des Sprechers auf und leiten sie an die Haarzellen im Innenohr weiter. Von dort gelangt das akustische Signal zum auditorischen Cortex, wo es nach räumlichen und zeitlichen Merkmalen analysiert wird. Um dann zu verstehen, was wir hören, muss das Gehirn die Information mit den Wortformen, grammatikalischen Regeln, Satzstrukturen und Bedeutungen abgleichen, die es gespeichert hat.

Jetzt geht es an die Antwort. Deren Planung – die Konzeptualisierung – ist vorsprachlich, hier geht es nur um Inhalte. Zur Formulierung braucht es dann Grammatik und Wortformen, die metrisch, phonologisch und silbisch gegliedert, in motorische Arbeitsanweisungen überführt und an die Artikulationsorgane weitergegeben werden. All das geschieht teilweise seriell, teilweise parallel oder zeitlich überlappend. Und das ganze in Millisekundenschnelle – eine Leistung, zu der kein Supercomputer der Welt bislang in der Lage ist.

Für diese so genannten höheren kognitiven Funktionen benutzen wir weite Teile unserer Großhirnrinde und etliche Faserbündel, so genannte Fasciculi, die die benötigten Hirnregionen miteinander verbinden. Dabei war die Lehrmeinung lange Zeit eine andere: zwei Sprachareale gebe es, das Broca-​Areal im Frontallappen zum Sprechen und das Wernicke-​Areal im Temporallappen für das Verstehen von Sprache. Das MRT sprengte dieses Modell, denn es ermöglichte den Forschern, das Gehirn bei der Arbeit zu beobachten. Das war ein großer Schritt, denn bis zu diesem Zeitpunkt konnte man Rückschlüsse über seine Funktionsweise hauptsächlich dank Patienten mit spezifischen Ausfällen ziehen – und der Untersuchung ihres Gehirns nach ihrem Ableben.

Herr M. macht seine Sache gut. Er liegt still, hat die Augen geschlossen und atmet ruhig, konzentriert auf das, was er aus dem Lautsprecher hört: „Dann küsst der Vater den Jungen.“ – „Hat der Vater den Jungen geküsst?“ Herr M. überlegt kurz und drückt dann die Taste für „ja“.

Die Antwort ist richtig, Herr M. hat den Satzbau korrekt entschlüsselt. Ein paar Rechenschritte später verraten die MRT-​Bilder, welche Hirnregionen er dafür benutzt hat. Sie bestätigen die Forschung der letzten Jahre: Es gibt nicht nur zwei Sprachzentren in der dominanten Hirnhälfte (siehe Info-​Kasten); vielmehr entschlüsselt eine ganze Gruppe von Regionen den Satzbau schwieriger Sätze, eine andere den Satzbau einfacher Sätze, und eine dritte die Bedeutung von Wörtern. Und das unabhängig davon, ob wir sprechen oder zuhören. Diese Regionen umfassen das Broca– und Wernicke-​Areal, darüber hinaus aber auch vordere Bereiche des Temporallappens sowie etliche Teile des Frontallappens (inferior anterior sowie posterior) und den unteren Parietallappen. Allein der Okzipitallappen, der für das Sehen zuständig ist, spielt bei der Sprachverarbeitung im Allgemeinen keine Rolle.

Zu wissen, welche Hirnregionen bei Sprache mitmischen, ist nicht nur spannend, sondern wird leider auch zunehmend wichtig: Bis zum Jahr 2050 wird sich die Zahl der Schlaganfälle in unserer Gesellschaft verdoppeln. Viele davon gehen mit Sprachproblemen einher, und je mehr wir über die Anatomie der Sprache wissen, umso besser können wir helfen. Zum Beispiel Patienten mit Hirntumor, bei denen sprachverarbeitende Regionen zum Beispiel durch einen Tumor geschädigt sind, wie Herrn M. Dessen Tumor sitzt links oben im Parietallappen seines Gehirns, genau dort, wo sein graues Haar schütter wird. Auf dem Bildschirm hebt er sich dunkel und walnussgroß vom übrigen Gehirn ab. Und noch etwas ist zu erkennen: Wasser um den Tumor herum, das da nicht hingehört, ein so genanntes Ödem. Das Wasser befindet sich nicht in der grauen, sondern in der weißen Substanz.

Über die graue Substanz wissen wir einiges. Sie besteht aus den Körpern von Nervenzellen, liegt überwiegend an der Außenseite des Gehirns und bildet dort die Rinde des Großhirns. Dieser Rinde lassen sich teilweise recht eindeutige Funktionen zuordnen: Sehen, Hören, Motorik, auch Sprache. Die so genannte „weiße Substanz“ befindet sich innen im Gehirn. Sie besteht aus den Fortsätzen der Nervenzellen, so genannten Fasern, die sich in Bündeln zusammenlegen und so das ganze Gehirn durchziehen – wie U-​Bahn-​Linien, die die Vororte einer Großstadt miteinander vernetzen. Dabei übertragen sie Informationen zwischen den Regionen grauer Substanz, sodass diese miteinander kommunizieren können. Welches Faserbündel welche Informationen überträgt, ist vielfach noch nicht bekannt. Für Sprache will ich es herausfinden.

Dabei hilft mir Herr M., denn das Ödem in der weißen Substanz seines Gehirns bewirkt, dass einzelne Faserbündel lahmgelegt sind. Indem ich ihm Sprachaufgaben gebe, kann ich etwas über die Funktion dieser Bündel lernen: Sie sind vermutlich genau für die Aufgaben zuständig, bei denen er Schwierigkeiten hat.

Als Herr M. aus dem MRT kommt, ist er unsicher auf den Beinen. Seine Hand zittert leicht. Ich helfe ihm in die Schuhe und reiche ihm ein Glas Wasser. Schweißperlen auf seiner Stirn verraten, wie sehr ihn die Messung angestrengt hat. „Hier ist noch ein Formular, das Sie bitte ausfüllen, nachdem Sie etwas getrunken haben“, sage ich aufmunternd. Doch Herr M. greift sofort zum Stift anstatt zum Wasserglas. Ich bemerke meinen Fehler: Die Formulierung war zu kompliziert. Herr M. hat offensichtlich Probleme, den Satzbau schwieriger Sätze zu verstehen.

Bei der nächsten MRT-​Messung fünf Wochen später geht es ihm schon wesentlich besser. Chirurgen haben den Tumor entfernt und Medikamente das unerwünschte Wasser aus seinem Gehirn beseitigt. Herr M. verarbeitet komplizierte Sätze wieder besser. Die Faserbündel, die vorher vom Ödem lahmgelegt waren, arbeiten wieder. Das unterstützt meine These: Genau diese Bündel, nämlich der Fasciculus arcuatus und der Fasciculus superioris longitudinalis der dominanten Hirnhälfte, sind beteiligt, wenn wir den Satzbau schwieriger Sätze entschlüsseln. Weitere Studien müssen diese These nun bestätigen.

Fürs erste bin ich mit meinen Ergebnissen zufrieden: Unser Gehirn besteht aus spezialisierten Netzwerken grauer und weißer Substanz, die sich anatomisch unterscheiden und jeweils eine eigene Funktion haben. So gibt es zum Beispiel ein Netzwerk, das den Satzbau schwieriger Sätze entschlüsselt, und eines, das die Bedeutung einzelner Wörter entschlüsselt. Das erste liegt hauptsächlich in der linken Hirnhälfte, während das zweite über beide Hirnhälften verteilt ist. Um einen Satz zu verstehen oder auszusprechen, verwendet unser Gehirn mehrere Netzwerke gleichzeitig. In gewissem Sinn ist es wie bei einem Orchester: Die Musiker einer Instrumentengruppe, zum Beispiel die ersten Geiger, hören aufeinander und stimmen sich untereinander ab, während sie einen Ton produzieren. Wenn die verschiedenen Töné aller Instrumentengruppen dann zum richtigen Zeitpunkt erklingen, entsteht ein Konzert.

zum Weiterlesen:

• Crystal, David: Die Cambridge Enzyklopädie der Sprache, Köln 1998.
• Friederici, Angela D. & Gierhan, Sarah M. E.: The language network. Current Opinion in Neurobiology, 2013; 23(2): 250 – 254 (Zum Abstract).
• Gierhan, Sarah M. E. et al.: Tracking the language pathways in edema patients: Preliminary results. In: U. Goltz (Hg.), Informatik 2012: Was bewegt uns in der/​die Zukunft? 42. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik e. V. (GI): 1102 – 1112. Bonn 2012 (Zum Text).
• Levelt, Willem J. M.: Speaking: From intention to articulation, Cambridge (u. a.) 1989.
• Internet-​Blog zweier führender Akteure im Bereich Sprachverarbeitung (zum Text) [Stand: 05.03.2015]