Hirnrhythmen bei der Sprachproduktion

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim Gross
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417044868

Der hoch-effiziente und erstaunlich schnelle Informationsaustausch in der menschlichen Kommunikation ist nur möglich, weil Sprachsignale nicht nur verarbeitet werden um Bedeutung zu extrahieren, sondern auch um Vorhersagen zu generieren über die zeitliche Struktur und den Inhalt zu erwartender Sprache. Diese 'prädiktive Verarbeitung' beruht auf Hirnarealen die sowohl an Sprachverarbeitung als auch an Sprachproduktion beteiligt sind. Interessanterweise scheint dieses zerebrale Netzwerk eine zeitlich rhythmische Verarbeitung zu unterstützen. Beispielsweise werden Silben mit einer Frequenz von ca. fünf pro Sekunde generiert. Wir haben gezeigt, dass die Hirnaktivität des Hörers zeitlich an die Silbenrate des Sprechers gekoppelt ist. Außerdem ist diese zeitliche Kopplung präziser bei verständlicher Sprache verglichen mit unverständlicher Sprache. Dieser relativ neue Ansatz der Untersuchung zeitlicher Kopplungsphänomene im Gehirn bei kontinuierlicher Sprachverarbeitung hat bereits eine Vielzahl von Studien inspiriert. Auch hat dieser Ansatz unser Verständnis der Bedeutung von rhythmischer Hirnaktivität bei der Sprachverarbeitung signifikant verbessert. Erstaunlicherweise wurde dieser Ansatz, mit sehr wenigen Ausnahmen, bisher nicht zur Untersuchung der Sprachproduktion verwendet.Mit diesem Projekt wollen wir genau das tun. Wir wollen die Hirnaktivität mit MEG (Magnetenzephalographie) messen während Probanden kontinuierlich sprechen. Indem wir simultan die Hirnaktivität und Sprache aufzeichnen (zusammen mit anderen Signalen wie Atmung und Muskelaktivität) können wir die Hirnareale identifizieren deren Aktivität zeitlich konsistent an die Sprachproduktion gekoppelt ist (beispielsweise die Silbenrate bei 5 Hz). Diese Kopplungsprozesse können wir bei Sprachverarbeitung und Sprachproduktion messen und vergleichen, um Gemeinsamkeiten und Unterschiede zu erkennen.Das Projekt beruht auf verschiedenen experimentellen Konditionen, die so geplant wurden das wir verschiedene Prozesse voneinander trennen können (z.B. rhythmische Motoraktivität der Sprachartikulatoren von sprach-relevanten Prozessen). Schließlich verwenden wir ein Fremdsprachen-Lernparadigma um das prädiktive Verarbeitungssystem zu stimulieren. Davon erwarten wir uns neue Erkenntnisse über die Lokalisierung und das zeitliche Profil des zerebralen Netzwerkes, dass an prädiktiven Prozessen bei Sprachverarbeitung und Sprachproduktion beteiligt ist.In diesem wissenschaftlichen Vorhaben wollen wir also die erste umfassende MEG Studie zur zeitlichen Kopplung von Hirnaktivität an kontinuierlich gesprochener Sprache durchführen. Wir erwarten uns von diesem Projekt neue Erkenntnisse um die momentan entstehenden Theorien über die Rolle von oszillatorischer Hirnaktivität bei Sprachverarbeitung um die fehlende Komponente zu ergänzen – die Sprachproduktion. Dies ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg des besseren Verständnisses und der Therapie von Sprachstörungen wie Stottern und Sprachapraxie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen