Einführung
Das menschliche Gehirn ist ein komplexes Netzwerk, in dem verschiedene Areale zusammenarbeiten, um uns das Sprechen und Verstehen von Sprache zu ermöglichen. Nach einem Schlaganfall können Sprachprobleme auftreten, wenn wichtige Bereiche dieses Netzwerks verletzt werden. In einigen Fällen können bestimmte sprachliche Fähigkeiten wiedererlangt werden, während sie in anderen Fällen dauerhaft verloren gehen. Der Gyrus angularis spielt eine zentrale Rolle in diesem Netzwerk. Dieser Artikel beleuchtet die Funktion des Gyrus angularis und wie er mit anderen Hirnarealen interagiert, insbesondere im Kontext der Sprachverarbeitung und der Kompensation von Sprachdefiziten nach Hirnschädigungen.
Die Rolle des Gyrus Angularis im Sprachnetzwerk
Der Gyrus angularis ist ein wichtiger Teil des Sprachnetzwerks im Gehirn. Er wird oft als Schnittstelle zwischen dem Wernicke-Areal (zuständig für Sprachverständnis) und dem visuellen Kortex (zuständig für die Verarbeitung visueller Informationen) beschrieben. Er ist an der Fähigkeit zu Lesen beteiligt. Der Gyrus angularis verarbeitet die Bedeutung der Sprache.
Kompensation von Sprachdefiziten: Die Rolle des Gyrus Supramarginalis
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kognitions- und Neurowissenschaften (MPI CBS) in Leipzig haben herausgefunden, dass das Gehirn in der Lage sein kann, Verletzungen bestimmter Hirnbereiche zu kompensieren. Insbesondere wurde festgestellt, dass bei einer Beeinträchtigung des Gyrus angularis, der für die Verarbeitung der Bedeutung von Sprache zuständig ist, das benachbarte Areal, der Gyrus supramarginalis, einspringen und seine Aktivität verstärken kann.
Der Gyrus supramarginalis ist eigentlich dafür zuständig, die rhythmische Struktur der Wörter zu verarbeiten. Durch diesen Dienst kann die Bedeutung von Wörtern beinahe genauso schnell erkannt werden, als wenn das eigentlich zuständige Areal diese Aufgabe erfülle.
Hierarchischer Aufbau der Sprache
Die Fähigkeit, einen gestörten Prozess durch einen anderen Hirnbereich zu kompensieren, hängt davon ab, auf welcher Hierarchieebene die Sprache gestört wird. Grundlegende Prozesse wie die Verarbeitung der rhythmischen Struktur eines Wortes können nicht einfach von anderen Bereichen übernommen werden. Komplexere Verarbeitungsschritte wie die Bedeutungsanalyse können jedoch von einfacheren Prozessen unterstützt werden, da sie auf diesen aufbauen.
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Diese Erkenntnisse bestätigen die Hypothese vom hierarchischen Aufbau der Sprache. Demnach bauen während der Verarbeitung von Sprache komplexe Schritte auf einfacheren auf. Bevor wir also die Bedeutung eines Wortes analysieren, verarbeiten wir also zunächst dessen Laute.
Untersuchungsmethoden: Transkranielle Magnetstimulation (TMS)
Die Neurowissenschaftler untersuchten diese Zusammenhänge mithilfe der sogenannten transkraniellen Magnetstimulation, kurz TMS. Durch diese Methode kann die Aktivität einzelner Hirnregion für kurze Zeit gestört und so die Reaktion des Gehirns auf diese Beeinträchtigung untersucht werden.
Die TMS nutzt dazu Magnetfelder, um mittels elektrischer Stimulation durch den Schädel einzelne Hirnbereiche gezielt zu hemmen oder zu erregen. In diesem Falle hemmte das Team um Hartwigsen bei 17 gesunden Studienteilnehmern für kurze Zeit jeweils das Sprachareal für die Analyse der Wortbedeutung oder der rhythmischen Struktur.
Die "Visual Word Form Area" (VWFA) und ihre Bedeutung für das Lesen
Die "visual word form area" (VWFA) ist der Ort, an dem die einzelnen Wörter erkannt und geformt werden. Dieses Areal liegt im fusiformen Kortex des Temporallappens. Der fusiforme Kortex ist eigentlich an der Erkennung von Gesichtern beteiligt. Wo die VWFA exakt im fusiformen Kortex liegt, ist individuell leicht variabel. Die Hirnverbindungen, die das Lesen ermöglichen, sind bereits existent, bevor Kinder in der Schule Lesen und Schreiben lernen.
Neuroplastizität und die Anpassungsfähigkeit des Gehirns
Das Lesen von Wörtern ist vom Standpunkt der biologischen Evolution eine absolute Neuheit in der Menschheitsgeschichte. In den gerade einmal 5.000 bis 6.000 Jahren, in denen sich die Schrift entwickelt hat, hatte das Gehirn kaum Möglichkeiten, sich darauf einzustellen. Es ist daher wahrscheinlich, dass präexistente Nervenverbindungen die Aufgabe des Lesens übernehmen. Wie genau sich diese jedoch herausbilden und stabilisieren, ist bisher nicht klar.
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Eine Studie untersuchte Kinder in ihrem fünften Lebensjahr, die das Lesen und Schreiben noch nicht erlernt hatten. Sie zeigten den Kindern Wörter und Buchstaben und untersuchten sie mit Hilfe von funktionellen und diffusionsgewichteten MRT-Aufnahmen. Sie konnten so die Hirnaktivität und Verschaltung der Hirnregionen der Kinder bestimmen. Sie wiederholten die gleiche Untersuchung, als die Kinder das achte Lebensjahr erreichten und lesen konnten.
Die Forscher stellten fest, dass sie durch einen retrospektiven Vergleich exakt bestimmen konnten, wo die VWFM bei den fünfjährigen Kindern angelegt war. Die erforderlichen weitläufigen Hirnverbindungen zum visuellen und zum Sprachkortex waren bereits in diesem jungen Alter existent.
Die Ergebnisse sprechen den Forschern zufolge dafür, dass die Hirnverbindungen, die das Lesen ermöglichen, bei Kindern bereits bestehen. Der Ausfall bestimmter Sprachareale im Gehirn, zum Beispiel nach einem Schlaganfall, lässt sich durch andere Hirnreale weitgehend kompensieren.
Implikationen für die Therapie nach Schlaganfall
Aus diesen Erkenntnissen lassen sich Implikationen für die Therapie nach Schlaganfällen ableiten. Wissenschaftler können nun abschätzen, welche Schädigungen sich etwa nach einem Schlaganfall am ehesten kompensieren lassen und worauf es sich lohnen könnte, in Zukunft verstärkt die Therapie auszurichten, beispielsweise auf das Netzwerk, das dann einspringt.
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