Was macht das Gehirn, wenn wir sprechen und zuhören? Interview mit Dr. Laura Giglio

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Last year Laura Giglio defended her thesis ‚Speaking in the Brain: How the brain produces and understands language’. Luckily she was happy to answer some questions about it.

Was war die Hauptfrage deiner Dissertation?

Während meiner Promotion habe ich untersucht, was im Gehirn passiert, wenn wir sprechen und zuhören. Insbesondere habe ich mich gefragt, ob die Gehirnaktivität dieselbe ist, wenn wir denselben Satz sagen oder hören. Die Sprachverarbeitung im Gehirn wurde bisher hauptsächlich aus der Perspektive des Verstehens (d. h. beim Hören oder Lesen) untersucht. Studien zum Sprechen sind hingegen seltener, da Methoden zur Messung der Gehirnaktivität sehr empfindlich auf Bewegungen reagieren. Auch wenn wir es vielleicht nicht bemerken, bewegen wir uns beim Sprechen sehr viel (vor allem unseren Kiefer und unseren Kopf, aber auch den Rest des Körpers, wie beispielsweise unsere Hände). Außerdem ist es schwieriger, Experimente durchzuführen, bei denen die Teilnehmer sprechen, da es fast unmöglich ist, die Aussagen der Teilnehmer experimentell zu kontrollieren, ohne ihnen genau vorzugeben, was sie sagen sollen (z. B. durch Vorlesen). In meiner Doktorarbeit habe ich versucht, die Lücke in unserem Verständnis der Gehirnaktivität beim Sprechen teilweise zu schließen, indem ich einige Studien durchgeführt habe, um die Gehirnaktivität beim Sprechen und Hören systematisch zu vergleichen.

Dr. Laura Giglio

Können du den (theoretischen) Hintergrund etwas näher erläutern?

Wenn wir sprechen, wissen wir, dass unser Gehirn aktiv ist, damit wir unseren Mund und unsere Stimmbänder bewegen können. Lange Zeit war es nur möglich, den Zusammenhang zwischen der Struktur und Funktion des Gehirns (z. B. Sprachverarbeitung) nach einem Schlaganfall zu untersuchen. Mit der Einführung der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) vor drei Jahrzehnten wurde es möglich, die Gehirnaktivität während der Sprachverarbeitung bei gesunden Probanden zu untersuchen. Seitdem haben viele Studien einen Zusammenhang zwischen Gehirnaktivität und spezifischer Sprachverarbeitung festgestellt. Wie oben erwähnt, konzentrierten sich die meisten Studien zur Sprachverarbeitung jedoch auf das Verstehen.

In meiner Doktorarbeit habe ich die Gehirnaktivität beim Sprechen und Hören sehr ähnlicher Sätze verglichen. Wir wissen, dass es Unterschiede geben wird: Wenn wir beispielsweise jemanden sprechen hören, leuchtet unser auditorischer Kortex (in der Nähe der Ohren) auf. Ebenso ist beim Sprechen unser motorischer Kortex, der Teil des Gehirns, der die Bewegungen steuert, sehr aktiv. Aber Sprache besteht nicht nur aus dem Erzeugen oder Hören von Lauten. Ich habe untersucht, ob dieselben Teile des Gehirns dafür zuständig sind, wie Menschen Wörter zu Sätzen zusammenfügen und was diese Sätze bedeuten, unabhängig davon, ob sie sprechen oder zuhören.

Warum ist es wichtig, diese Frage zu beantworten?

Es ist wichtig, die Gehirnaktivität während des Sprechens besser zu verstehen, da Sprache auch in dieser Form ausgetauscht wird: Wenn Sie etwas hören, bedeutet das in der Regel, dass jemand etwas gesagt hat. Durch ein besseres Verständnis der Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Gehirnaktivität beim Sprechen und Hören können wir auch besser verstehen, wie Sprache in unserem Gehirn entsteht. Letztendlich könnte ein gutes Verständnis der Beziehung zwischen Gehirn und Sprache dabei helfen, das System zu reparieren, wenn es gestört ist, beispielsweise nach einem Schlaganfall.

Können du uns etwas über ein bestimmtes Projekt erzählen?

In meinem ersten Doktorandenprojekt habe ich mich darauf konzentriert, die Gruppen von Gehirnregionen abzugrenzen, die aktiv sind, wenn wir zusammenhängende Wortfolgen mit zunehmender Komplexität in der syntaktischen Struktur produzieren oder hören. Syntaktische Struktur bezeichnet die Regeln, nach denen wir Wörter zu Sätzen zusammenfügen. Konkret wurde die Gehirnaktivität beim Sprechen oder Hören von „denken, springen, der Junge, das Mädchen“ mit der von „das Mädchen denkt, dass der Junge springt“ verglichen. In diesen Sequenzen werden dieselben Wörter verwendet, aber nach unterschiedlichen (d. h. weniger und komplexeren) Grammatikregeln angeordnet. Wir gingen davon aus, dass das Gehirn mehr Arbeit leisten muss, um Wortfolgen mit komplexerer Grammatik zu verarbeiten. Wir stellten fest, dass bei der Verarbeitung der komplexeren Sätze (im Vergleich zu den einfacheren) sowohl beim Sprechen als auch beim Hören dasselbe Netzwerk von Gehirnregionen beteiligt war. Schließlich gab es einige Regionen, die nur beim Sprechen oder Hören reagierten, wie z. B. die Region, die an der Bewegung während des Sprechens beteiligt ist, und die Region, die an der Verarbeitung von Geräuschen während des Hörens beteiligt ist. Diese Studie hat also gezeigt, dass das Zusammenfügen von Wörtern zu Sätzen beim Sprechen und Hören in denselben Gehirnregionen stattfinden kann.

Können du uns von einer großen Herausforderung oder einem Misserfolg während deiner Promotion erzählen und wie du diese überwunden hast?

Mein ganzes Leben lang habe ich mich unwohl gefühlt, wenn ich in einer Gruppe im Mittelpunkt stand. Im Rahmen meiner Promotion bedeutete dies, dass ich mich immer schwer tat, vor Kollegen zu präsentieren oder auch nur in einer Besprechung mit mehr als zwei Personen das Wort zu ergreifen. Das war natürlich nicht ideal in einem Beruf, in dem es zu einem großen Teil darum geht, vor einem großen Publikum zu präsentieren und zu sprechen. Überraschenderweise gelang es mir, diese Angst größtenteils allein durch Erfahrung zu überwinden. Die Zeit des Lockdowns hat mir dabei teilweise geholfen, denn Vorträge über Zoom sind einfacher: Man hat nicht 25 Paar Augen, die einen persönlich anstarren, sondern nur 25 kleine Bildschirme. Ich glaube, das hat mir wirklich geholfen, die automatische Stressreaktion zu reduzieren, die bei persönlichen Präsentationen immer einsetzte, und ich fühlte mich besser unter Kontrolle. Mit der Erfahrung wurde ich selbstbewusster und begann, den Rausch einer Präsentation fast zu genießen. Ich bin immer noch nervös und finde es immer noch schwierig, aber jetzt kann ich es auch schätzen.

Was war der lohnendste oder unvergesslichste Moment während deiner Promotion?

Eine der lohnendsten Erfahrungen während meiner Promotion war die Organisation einer Konferenz für andere Doktoranden aus Europa und der ganzen Welt. Wir haben versucht, die Konferenz inklusiv zu gestalten, indem wir sowohl persönliche als auch Online-Teilnahme angeboten haben. Die Organisation einer Konferenz, von der Themenfindung über die Einladung der Hauptredner bis hin zur Organisation des Veranstaltungsortes und der Einreichung der Abstracts, war eine großartige Lernerfahrung! Während der Konferenz hatten wir auch viel Spaß, da wir die Gelegenheit hatten, viele andere Doktoranden zu treffen, die ähnliche Forschungsarbeiten durchführen und bei ihrer Arbeit mit ähnlichen Herausforderungen konfrontiert sind. Wir waren froh, nach zwei Jahren COVID unsere Erfahrungen austauschen und Zeit miteinander verbringen zu können. Es war viel Arbeit, aber es hat sich definitiv gelohnt!

Was möchten du als Nächstes tun?

Nach meiner Promotion werde ich weiterhin die Ähnlichkeiten und Unterschiede in der Gehirnaktivität beim Sprechen und Hören mithilfe verschiedener Experimente und analytischer Ansätze untersuchen. Das ist eine nie endende Reise!

In Zukunft möchte ich auch die Beziehung zwischen Sprache und Gehirn bei Menschen untersuchen, die einen Schlaganfall erlitten haben und aufgrund einer Erkrankung, die als Aphasie bezeichnet wird, Schwierigkeiten beim Sprechen oder Hören haben. Ich hoffe, dass wir durch die Untersuchung der Sprache im geschädigten Gehirn eine andere Perspektive auf die Unterschiede zwischen Sprechen und Hören gewinnen und vielleicht eines Tages die Genesungsergebnisse für Schlaganfallpatienten verbessern können.