Geschwindigkeit Des Gedankens Im Gehirn Nachverfolgt

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In gehirn von epileptikern implantierte elektroden zeigen neuronale schritte der sprachproduktion.

In nur 600 Millisekunden kann das menschliche Gehirn an ein Wort denken, die Regeln der Grammatik anwenden und es an den Mund senden, damit es gesprochen werden kann. Zum ersten Mal haben Forscher diese blitzschnelle Sequenz aufgespürt und in verschiedene Schritte unterteilt.

Die Forscher erhielten diesen seltenen Einblick in die Feinabstimmung des Gehirns durch die Signale, die von Elektroden gesendet wurden, die in das Gehirn von Epileptikern implantiert wurden. Die Elektroden helfen Chirurgen dabei, die Teile des Gehirns zu lokalisieren, die epileptische Anfälle verursachen, so dass sie entfernt werden können, und sie verhindern auch, dass Chirurgen kritische Teile des Gehirns entfernen

"Wenn Sie einige Millimeter nach rechts oder links gehen, könnten Sie den Klavierunterricht oder die Sprachkenntnisse löschen, und das würde schmerzlich vermisst werden", sagte Ned Sahin von der Harvard University, einer der Forscher, die das Sprachennetzwerk studierten.

Da die Elektroden bei diesen Patienten bereits die Sprachfähigkeit überwachen, können Sahin und seine Kollegen einfache Sprachexperimente mit willigen Teilnehmern durchführen und die Sprachverarbeitung in Echtzeit sehen. Im Wesentlichen bieten die Elektroden einen genaueren Blick auf neuronale Prozesse als andere herkömmliche Gehirnmonitoring-Technologien wie MRI.

Das Sprachenzentrum

Die Haupthirnregion, die Sahin und seine Kollegen betrachteten, heißt Broca-Region, die sich in der Großhirnrinde befindet. Diese Region wurde 1865 von dem französischen Arzt Pierre Paul Broca entdeckt.

Aber abgesehen davon, dass das Gebiet für die Sprachproduktion wichtig ist, "haben wir es immer noch nicht schaffen können", sagte Sahin. Ob die Schritte des Sprachproduktionsprozesses parallel oder nacheinander ablaufen oder nicht, war eine besonders rätselhafte Frage über das Gehirn.

Die neue Elektrodenstudie, die in der Ausgabe vom 16. Oktober der Zeitschrift Science detailliert beschrieben wurde, hat den Wissenschaftlern einen Schritt näher gebracht, um die Schritte der Sprachproduktion im Gehirn zu verstehen, insbesondere den Wortrückruf, die Anwendung der Grammatik (Änderung von Zeit oder Zahl) und tatsächlich das Wort sprechen.

Durch die Überwachung des Gehirns von drei Patienten, während sie eine einfache Sprachaufgabe ausführten (ein Wort betrachten (entweder in einem Satz wie es ist oder seine Zeitform oder Zahl ändern und schließlich lautlos artikulieren), fanden Sahin und seine Kollegen drei verschiedene Merkmale Aktivitätsperioden im Broca-Gebiet bei 200 Millisekunden (nach der ersten Präsentation), 320 Millisekunden und 450 Millisekunden.

Diese drei Spitzen entsprachen den drei Grundkomponenten der Sprache: Wörter, Grammatik und Phonologie (die Organisation von Klang). Alle drei passen auch in die rund 600 Millisekunden, die für den Beginn der Sprache benötigt werden.

Eindeutige Schritte

Die Ergebnisse zeigen, dass das Gebiet von Broca an allen drei Schritten der Sprachproduktion beteiligt ist, und zeigt, dass diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfinden, nicht alle gleichzeitig, sagte Sahin.

Während die Forschung einige Fragen darüber beantwortet, wie das Gehirn Sprache erzeugt, "ist dies nur ein Teil des Puzzles", sagte Sahin zu WordsSideKick.com. Es bedarf weiterer Studien, um alle Punkte der Sprache im Gehirn genauer zu beschreiben: wann sie auftreten und in welchen Bereichen des Gehirns sie auftreten.

Aber der Befund "kann der Nagel im Sarg sein" für eine hartnäckige, wenn auch lange diskreditierte Theorie, dass Broca den Sprachteil der Sprache verarbeitet, während ein anderer Bereich des Gehirns, der als Wernekes Bereich bezeichnet wird, das Lesen und Lernen von Wörtern verarbeitet.

"Es ist nicht so einfach, wie Broca spricht und Wernekes Hören", sagte Sahin.

Finanziert wurde die Studie von den National Institutes of Health, dem Discovery Institute für psychische Erkrankungen und Neurowissenschaften in Harvard, dem Weill Medical College der Cornell University und der Harvard Mind / Brain / Behavior Initiative.

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