Multiskalare neuronale Mechanismen menschlicher Sprachproduktion im Broca-Areal

• Antragsteller: Professor Dr. Simon N. Jacob
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532521431

Sprache und Sprechen gehören zu den beeindruckendsten Funktionen des menschlichen Gehirns. Während die Regionen im Frontal-, Temporal- und Parietallappen, die das kortikale Sprachnetzwerk bilden, bereits identifiziert wurden, sind die Prinzipien der Organisation und Orchestrierung neuronaler Informationsverarbeitung im Sprach- und Sprechnetzwerk des menschlichen Gehirns weitgehend unbekannt. In diesem Projekt werden wir die Mechanismen der menschlichen vokalen Kommunikation in einem Schlüsselbereich des Sprach- und Sprechnetzwerks, dem Broca-Areal (BA 44) im linken inferioren frontalen Gyrus (LIFG), auf unterschiedlichen neuronalen Detailebenen untersuchen. Dazu werden wir intraoperative neuronale Messungen direkt vom Broca-Areal bei neurochirurgischen Patienten durchführen, die sich einer Wachoperation zur Entfernung von Tumoren der linken Hirnhemisphäre unterziehen. Wir kombinieren Elektrokortikographie (ECoG), intrakortikale Mikroelektroden-Ableitungen und ultra-hochkanalige Messungen neuronaler Einzelzellaktivität über kortikale Schichten hinweg, um sowohl die Populationsdynamik als auch die lokale Netzwerkaktivität individueller Neuronen zu erforschen, welche gemeinsam den Menschen befähigen, Gedanken, Absichten und Emotionen verbal auszudrücken. Auf der makroskopischen Ebene werden wir untersuchen, welche modulare Organisation und welche neuronalen Dynamiken in den sprachselektiven und allgemein-kognitiven Subregionen des LIFG die Planung, Produktion und Komposition menschlicher Sprachlaute steuern. Auf der mesoskopischen Ebene werden wir erforschen, wie die Aktivität neuronaler Populationen in umschriebenen kortikalen Bereichen des Broca-Areals für die Vorbereitung und Produktion von Sprache orchestriert wird. Auf der mikroskopischen Ebene werden wir bestimmen, wie elementare Sprachlaute und phonetische Konstrukte von individuellen Neuronen kodiert werden und wie neuronale Populationsmuster zur zeitlichen Integration und Kombinatorik während der Sprachproduktion beitragen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5768: Neuronale Grundlagen vokaler Kommunikation