[werner stangl]s arbeitsblätter

Gehirn und Sprache

Sprechen und Verstehen sind aufwändige Prozesse und nehmen viel Fläche im Gehirn ein. Die wichtigsten Zentren, die dabei beteiligt sind, sind das Wernicke-Areal, das vor allem für das Verstehen von Sprache entscheidend ist . Es befindet sich im hinteren, oberen Teil des linken Temporal- oder Schläfenlappens, der an der Seitenfläche der Hirnrinde sitzt. Verletzungen oder Hirnblutungen in dieser Region bewirken, dass der Patient Sprache kaum noch entschlüsseln kann. Er redet wie ein Wasserfall, seine Wörterflut ist aber verworren und unverständlich. Das Broca-Areal ist für die Produktion von Sprache, das Finden von Wörtern und das Bilden von Sätzen zuständig. Ist diese Region verletzt, kann der Patient zwar meist noch alles verstehen, er hat aber Schwierigkeiten, Wörter und Sätze zu bilden. In leichteren Fällen können Betroffene noch in einem stakkatoartigen Telegrammstil kommunizieren. Während des Formulierens und Erfassens von Sprache sind neben diesen beiden großen Zentren noch viele weitere Bereiche der Hirnrinde aktiv: Das Hörzentrum - es sitzt an der Innenseite des Schläfenlappens, scannt die ständige Geräuschflut, die über das Ohr ins Hirn strömt, nach Bekanntem ab und ordnet es entsprechend ein. Das geschieht meist unbewusst. Andere Bereiche verarbeiten unbekannte Hörreize und solche, auf die der Mensch sich konzentriert, beispielsweise die Sprache des Gegenübers.

Sprache allgemein betrachtet bedeutet die Fähigkeit, Wörter, Zeichen oder Gebärden zu gebrauchen und sie zu Sätzen zu verbinden, um unsere gedanklichen Konzepte oder Begriffe anderen Menschen mitzuteilen. Dazu gehört auch die Fähigkeit, die von anderen mitgeteilten Wörter zu verstehen, d.h. zu erfassen und in Begriffe umzuwandeln. Die Sprache verbindet und abstrahiert daher Bilder und stellt Beziehungen her, und zwar unabhängig vom Augenblick, d.h., sie schafft Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft. Sie bereichert unsere Wahrnehmung der unzähligen Möglichkeiten, auf denen unsere Erfahrungen mit der Welt organisiert sind und schafft letztlich selbst eine eigene Welt. Sprache bedeutet also die Fähigkeit,

• Konstrukte zu formulieren und mitzuteilen;
• mitgeteilte Konstrukte zu erfassen und in eigene Konstrukte umzuwandeln;
• Bilder zu abstrahieren und zeitliche Perspektiven zu schaffen;
• Wahrnehmung zu ergänzen oder anzuleiten.

Nach neuen Theorien basiert das Phänomen der Sprache auf drei Gruppen von Strukturen im Gehirn, die sich wechselseitig beeinflussen. Damasio & Damasio vermuten die Existenz von drei zusammenhängenden Systemen.

Das erste System Ein Zusammenwirken neutraler Systeme in beiden Hemisphären ist für den nichtsprachlichen Austausch - vermittelt durch sensorische und motorische Systeme - zuständig; diese nichtsprachlichen Darstellungen werden nach Kategorien (Gestalt, Farbe, Reihenfolge usw.) geordnet. Aufeinanderfolgende Ebenen von Kategorien bilden die Grundlage für Abstraktionen und Metaphern.

Das zweite System Eine kleinere Anzahl neuronaler Systeme, vornehmlich in der linken Hemisphäre angesiedelt, repräsentiert Phoneme, deren Kombinationen und syntaktische Regeln. Werden diese Systeme vom Individuum aktiviert, so bilden sie gesprochene oder geschriebene Sprache; werden sie von außen durch Schrift oder gesprochene Sprache aktiviert, so leiten sie die ersten Schritte zur Verarbeitung der visuellen und auditiven Sprachsignale ein.

Das dritte System Die dritte Gruppe von Strukturen vermittelt zwischen den ersten beiden Systemen. Hier wird z. B. ein Begriff aufgenommen und das Hervorbringen von Wortformen veranlaßt.

Berücksichtigt man das von Damasio & Damasio vorgelegte Modell, so erscheinen einige frühere Untersuchungen in einem neuen Licht. So wies die Untersuchung von Düker & Tausch (1957) nach, daß die Veranschaulichung mit dem Behaltensgrad der Unterrichtsinhalte stark korreliert. Die Behaltensleistung lag bei der Gruppe, die einen realen Gegenstand betrachten durfte, gegenüber der Kontrollgruppe um 32% höher. Insgesamt zeigte die Untersuchung, daß der Behaltensgrad dann ansteigt, wenn die sprachlich-akustische Vermittlungsform durch mediale Formen ergänzt wird. Die Behaltensleistung steigt an:

• um 9,5 % bei zusätzlichem Einsatz von Bildern,
• um 20 % bei zusätzlicher Verwendung von Modellen,
• um 40,7 % bei gleichzeitiger Verwendung eines realen Gegenstandes,

im Verhältnis zu der nur sprachlich-akustisch angesprochenen Kontrollgruppe.

Die Bedeutung des ersten Systems - vermittelt zwischen sensorischen und motorischen Systemen - scheint für den Grad des Behaltens besonders bedeutsam zu sein. Damasio & Damasio fassen diesen Sachverhalt folgendermaßen zusammen: "Das Gehirn speichert begriffliche Konzepte in Form von quasi schlummernden Aufzeichnungen. Werden diese reaktiviert, können sie die unterschiedlichen Empfindungen und Handlungen wachrufen, die mit einem bestimmten Objekt oder einer Kategorie von Objekten zusammenhängen. Zum Beispiel kann "Kaffeetasse" nicht nur visuelle und taktile Darstellungen ihrer Form, Farbe, Oberflächenbeschaffenheit und Wärme hervorufen, sondern auch den Geruch und Geschmack von Kaffee sowie den Weg, den Hand und Arm zurücklegen müssen, um die Tasse vom Tisch an die Lippen zu führen. Obwohl all diese Repräsentationen in unterschiedlichen Hirnregionen reaktiviert werden, geschieht ihre Rekonstruktion nahezu gleichzeitig."

Damit das menschliche Gehirn Wörter erkennt und voneinander trennen kann, muss es Anfang und Ende eines Geräuschs mit unterschiedlichen Nervennetzwerken bzw. Eingangskanälen verarbeiten: ein Kanal, der den Beginn eines Tons registriert, und einen, der für dessen Ende zuständig ist. Scholl et al. (2010) zeigten bei Ratten, dass der Abbruch eines Geräuschs für das Gehirn nicht durch die bloße Abwesenheit des Schalls gekennzeichnet ist, sondern dass es sich um einen aktiven Prozess handelt, für den ein eigenes Netzwerk von Neuronen vorhanden ist. Die gezielte Registrierung von Beginn und Ende eines Tons dient dabei vermutlich als Orientierungspunkt, mit dessen Hilfe das Gehirn zusammengehörende akustische Reize wie die Silben eines Worts als einheitliche Gruppe behandelt. Nur mit der Hilfe dieses aktiven Stopp-Signals kann das Gehirn zuverlässig Lautgruppen wie Wörter erkennen und voneinander trennen, eine ganz zentrale Voraussetzung für das Verstehen von Sprache. Auch für den Sehsinn gibt es dafür zwei Netzwerke, die jeweils das Auftauchen und Verschwinden eines Objekts an das Gehirn melden. Die Netzwerke für Helligkeit und Dunkelheit sind dabei im Gegentakt miteinander verschaltet: Ist das eine aktiv, ist das andere ausgeschaltet und umgekehrt.

 

Spracherkennung in der linken Gehirnhälfte ist vermutlich angeboren

Sprache wird beim Menschen vorwiegend von der linken Gehirnhälfte erkannt und vermutlich ist diese Asymmetrie angeboren. Marcela Pena und KollegInnenen aus Japan, Frankreich und Italien konnten zeigen, dass Spracherkennung bereits bei zwei bis fünf Tage alten Neugeborenen in der linken Gehirnhälfte angelegt ist. Dazu wurden zwölf schlafende Kinder untersucht, denen die Forscher Tonbänder vorspielten, auf denen eine Frau ein Kinderbuch vorlas. Dabei verstärkte sich die Durchblutung in der linken Gehirnhälfte der Kinder deutlich stärker als in der rechten. Interessanterweise reagierten diese Gehirnregionen nicht, wenn das Band rückwärts abgespielt wurde. Diese fehlende Reaktion auf rückwärts gesprochene Sätze zeigt, dass einige Eigenschaften von Sprache Bereiche der linken Gehirnhälfte aktivieren, die bei anderen Tönen keine Rolle spielen. Auch bei Erwachsenen wird deren linke Gehirnhälfte bei ihnen unbekannten Sprachen nur dann aktiv, wenn die Aufzeichnung der Sprache vorwärts läuft.

Sprachzentrum breitet sich im Laufe der Entwicklung von einer Hirnhälfte auf beide aus

Jerzy P. Szaflarski et al. (Universität Cincinnati) fanden bei der Untersuchung von Probanden im Alter zwischen 5 und 67 Jahren, dass sich mit zunehmendem Alter das Sprachzentrum im Gehirn immer gleichmäßiger auf beide Gehirnhälften verteilt. Die Wissenschaftler untersuchten 177 Probanden mittels der funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI), bei der die Gehirnaktivität etwa während des Lösens von sprachlichen Denkaufgaben in Bildern dargestellt werden kann. Die Probanden mussten zu vorgegebenen Hauptwwörtern wie Stuhl, Herd oder Löffel ein naheliegendes Verb finden . Bei Kindern ist das Sprachzentrum auf der linken Gehirnhälfte dominierend, was vermutlich mit der Entwicklung des jungen Gehirns und den wachsenden sprachlichen Fähigkeiten zusammenhängt. Ab einem Lebensalter von etwa 25 Jahren löst sich die Konzentration des Sprachzentrums auf eine Gehirnhemisphäre immer mehr auf, sodass ältere Erwachsene zunehmend beide Gehirnhemisphären für ihre sprachlichen Fähigkeiten nutzen. Bei den 5- bis 20-jährigen Probanden verschoben sich also die aktiven Muster im Gehirn mit zunehmendem Alter immer mehr in die linke Hirnhälfte, wobei im Alter von 20 bis 25 Jahren das Sprechen am stärksten links ab läuft, um sich dann im höhreren Alter wieder gleichmäßig auf beide Gehirnhälften zu verteilen. Szaflarski führt dies auf eine nachlassende Leistungsfähigkeit des Sprachzentrums zurück, wobei dieser Verlust durch eine teilweise Auslagerung in die andere Gehirnhälfte ausgeglichen wird.

Spracherwerb und Gehirnentwicklung

Die  Entwicklung der Sprache bzw. des Spracherwerbs (unter Berücksichtigung biologischer  Grundlagen der Gehirnentwicklung) umfasst verschiedene Phasen, die das normal entwickelte Kind durchläuft. Generell haben Untersuchungen des ersten Lebensjahres gezeigt, dass das Sprechen dem  Sprachverstehen hinterherhinkt, d.h., Kinder können Unterschiede zwischen ähnlichen  Konsonanten hören, auch wenn sie noch nicht in der Lage sind, diese entsprechend zu  produzieren.  

Im ersten Lebensjahr ist noch keine Sprache an sich, sondern nur Vorformen der  Sprachentwicklung zu beobachten. Bei diesen Vorformen lassen sich insgesamt vier Phasen  unterscheiden. Die Lautäußerungen beginnen mit schreien und behaglichem Gurgeln bzw.  Juchzen bis hin zum Lallen oder Brabbeln und erst von da gelangt das Baby zum Sprechen  von Worten. Erste vokalartige Laute ergeben sich beiläufig aus dem Atmen, aus verdauen und  schreien. „Sprachliche Reaktionen“ auf Dinge oder Reize aus der Umwelt sind mit etwa zwölf  Wochen zu beobachten, zumeist in Form von „Juchzen“.    

Im Bereich zwischen zwölf Wochen und sechs Monaten tauchen dann erste Konsonanten  auf, und mit sechs Monaten beginnt das Brabbeln oder Lallen. Ab diesem Alter werden  einfache Kombinationen aus Konsonanten und Vokalen dargeboten (Na), mit etwa acht  Monaten beginnen Kinder das eigene Sprechen, und das anderer nachzumachen und  erzeugen hierzu mehrmals die selbe Silbe. Gelegentlich werden Plappersilben mit Objekten  oder Ereignissen verbunden und dies stellt den Übergang in die Entwicklung erster  Vorformen der Sprache dar (mit etwa einem Jahr). Zwar handelt es sich noch nicht um  Worte im eigentlichen Sinn, die Äußerungen haben aber bereits die Funktion von Worten,  weil sie eindeutige Kennzeichnungen von Objekten darstellen.   

Im Zeitraum zwischen acht und achtzehn Monaten können Kinder ein Vokabular von  einigen hundert Wörtern erwerben; in dieser Zeit dominieren aber noch sogenannte Ein-Wort-  Sätze bzw. Holophrasen.    

Während des zweiten Lebensjahres werden dann gehäuft zwei Wörter zu sogenannten Duos  verbunden, die verschieden Funktionen haben können, wie beispielsweise benennen („ein  Haus“), Nicht-Vorhandensein („Milch tschüß“) und Handlung („Susi läuft“) und  Wiederauftreten („noch Katze“). Derartige Duos stellen die erste Form von grammatischen  Konstruktionen dar; sie sind dadurch gekennzeichnet, dass sie bereits bemerkenswert  fehlerfrei produziert werden. Zunehmend kommt es zur Ausbildung auch von längeren  Sätzen, die aber noch immer im „Telegrammstil“ verfasst werden, was darauf hinweist, dass  noch nicht Erwachsenensätze nachgebildet werden, da die formalen Relationen von  Substantiv und Verb oder Substantiv und Adjektiv zumeist nicht gegeben sind; die Sätze  folgen zumeist eigenen sprachlichen Regeln, vermitteln aber dennoch einen meist eindeutig  zu identifizierenden Sinn. Von Zwei-Wort-Sätzen schreitet das Kind bald voran zu einfachen  Aussagesätzen.   

Schließlich werden während des dritten Jahres Umformungen von Aussagesätzen, z.B. in  Form von Fragen oder Verneinungen gezeigt. In diesem Bereich (2-3 Jahre) werden die  elementaren grammatischen Umformungsregeln erworben. Mit drei Jahren haben Kinder  zumeist ein Vokabular von über 1000 Wörtern und sind in der Lage immer kompliziertere  Sätze zusammenzufügen, Fragen zu stellen, verneinende Aussagen zu treffen. Mit Eintritt in  die Schule ist die Sprache in der Regel in Satzbau und Grammatik von der  Erwachsenensprache nicht mehr zu unterscheiden.   

Quelle: Neuper, Christa (o.J.). Einführung in die Fächer der Psychologie. Entwicklungspsychologie.
WWW: http://psyserver.uni-graz.at/de/stud/einfuehrungs-vo/Entwicklungspsy.pdf (08-01-03)

Formale Sprachen

Bei einer mathematischen Formel wird unser Gehirn mit einer mathematischen Syntax konfrontiert, die rein formale Beziehungen zwischen den verwendeten Zeichenenthalten. Formeln sind ein typisches Beispiel für formale Sprachen und Menschen wachsen damit fast selbstverstänlich auf, denn vom Mathematikunterricht in der Schule bis zum Umgang mit Programmiersprachen nehmen formale Sprachen im täglichen Leben einen festen Platz ein. Eine formale Sprache zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass sie aus einem begrenzten Zeichenvorrat eine beliebige Anzahl von Ausdrücken bilden kann, wodurch diese Sprachen hochgradig effektiv sind, da sie im Gegensatz natürlichen Sprachen keinen Raum für Missverständnisse bieten. Sowohl natürliche wie formale Sprachen besitzen eine Grammatik und sind insofern strukturell miteinander verwandt. Roland Friedrich & Angela D. Friederici (Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig) zeigten in Studien, dass es Unterschiede in der neuronalen Verarbeitung gibt. Das menschliche Gehirn verarbeitet die Syntax mathematischer Formeln bei weitem nicht so automatisiert wie die natürlicher Sprachen, sondern mit wesentlich höherem kognitivem Aufwand, wobei vor allem Aktivitäten im intraparietalen Sulcus, im linken inferioren frontalen Gyrus sowie in Gebieten um das Broca-Areal, dem eigentlichen Sprachzentrum liegen. Natürliche Sprachen aktivieren also hauptsächlich das Broca-Areal, während formale Sprachen zusätzlich jene Gebiete aktivieren, die vor allem bei Denksportaufgaben eingebunden sind.

Quelle: http://idw-online.de/pages/de/news320200 (09-06-13)

 

Weitere Quellen und Literatur

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