Hirnrinde und neuronale Netzwerke für Sprache

Die Großhirnrinde und ihre Verbindungsbahnen bilden die neuronalen Netzwerke, die Sprache planen, produzieren, wahrnehmen und verstehen. Klassische Modelle, die sich auf diskrete frontale und temporale Sprachregionen konzentrierten, sind großflächigen Netzwerkmodellen gewichen, in denen dorsale und ventrale kortikale Ströme, verbunden durch weiße Substanzbahnen, die Verarbeitung von Schall zu Artikulation und von Schall zu Bedeutung unterstützen.

Definition

Die kortikalen Regionen und ihre verbindenden Bahnen der weißen Substanz, die die verteilten neuronalen Netzwerke bilden, welche die Produktion, Wahrnehmung und das Verständnis von Sprache unterstützen.

Scope

Dieses Thema behandelt die kortikalen Regionen und verbindenden Bahnen, die an Sprache beteiligt sind, den historischen Broca-Wernicke-Rahmen sowie zeitgenössische Dual-Stream- und Netzwerkmodelle. Es handelt sich um referenzielle Neuroanatomie und Neurophysiologie, die das Verständnis von Kommunikation untermauert; es ist keine Anleitung zur Diagnose oder Behandlung von Aphasie oder anderen neurogenen Kommunikationsstörungen.

Core questions

• Welche kortikalen Regionen und Bahnen sind an Sprache beteiligt?
• Wie teilen dorsale und ventrale Verarbeitungsströme die Arbeit der Sprache auf?
• Wie hat sich das Modell der Sprache im Gehirn von lokalisierten Zentren zu verteilten Netzwerken verschoben?

Key concepts

• Broca- und Wernicke-Areale
• Dorsale und ventrale Verarbeitungsströme
• Fasciculus arcuatus und Sprachbahnen der weißen Substanz
• Hemisphärische Lateralisierung der Sprache
• Abbildung von Schall auf Bedeutung und von Schall auf Artikulation
• Feedback-Kontrolle der Sprache im Kortex

Key theories

Dual-Stream-Modell der Sprachverarbeitung

Die kortikale Sprachverarbeitung ist in einen weitgehend bilateralen ventralen Strom organisiert, der Sprachschall auf Bedeutung abbildet, und einen linksdominanten dorsalen Strom, der Sprachschall auf artikulatorisch-motorische Repräsentationen abbildet und so die Wahrnehmung mit der Produktion integriert.

Netzwerk-(konnektionistisch-anatomisches) Modell der Sprache

Aufbauend auf dem klassischen Broca-Wernicke-Rahmen wird Sprache als eine Reihe interagierender kortikaler Regionen modelliert, die durch dorsale und ventrale Bahnen der weißen Substanz verbunden sind, sodass die Funktion vom Netzwerk und seiner Konnektivität abhängt und nicht von isolierten Zentren.

Mechanisms

In zeitgenössischen Darstellungen wird eingehende Sprache im superioren Temporalkortex analysiert und dann über zwei Ströme weitergeleitet: einen ventralen Strom zu mittleren und inferioren Temporalregionen, der Schall auf Bedeutung abbildet, und einen dorsalen Strom durch parietale und posteriore frontale Regionen, der Schall auf artikulatorische Repräsentationen abbildet, um die Produktion und das verbale Arbeitsgedächtnis zu unterstützen. Diese Regionen sind durch Bahnen der weißen Substanz miteinander verbunden, einschließlich des Fasciculus arcuatus und anderer dorsaler und ventraler Bahnen, deren Integrität durch intraoperative Stimulation und Traktographie-Studien als relevant für die Sprache erwiesen ist. Während des Sprechens interagieren frontale und temporale Regionen, um die Artikulation zu planen und auditorisches sowie somatosensorisches Feedback zu überwachen, wie in neuroimaging-basierten Computermodellen erfasst. Sprache ist typischerweise lateralisiert, meist in der linken Hemisphäre.

Clinical relevance

Diese Neuroanatomie ist der Referenzrahmen, um zu verstehen, wie Sprache im Gehirn organisiert ist und, im weiteren Sinne, wie erworbene Hirnverletzungen die Kommunikation beeinflussen können. Das Thema beschreibt normale Struktur und Funktion; es ist keine Grundlage für die Diagnose oder Behandlung neurogener Kommunikationsstörungen bei einer Einzelperson.

Evidence & guidelines

Die Evidenz in diesem Thema stammt aus Läsionsstudien, intraoperativer elektrischer Stimulation, Neuroimaging und Traktographie und nicht aus klinischen Studien. Stimulations-Mapping-Studien haben dazu beigetragen, die kortikale und subkortikale Konnektivität der semantischen und phonologischen Verarbeitung zu definieren und rein kortikale Sprachmodelle zu verfeinern.

History

Die klinisch-pathologische Arbeit des 19. Jahrhunderts lokalisierte die Sprachproduktion im inferioren Frontalkortex und das Sprachverständnis im posterioren Temporalkortex, ein Rahmen, der später von Geschwind zu einem konnektionistischen Modell synthetisiert wurde. Neuroimaging und Traktographie vom späten 20. Jahrhundert an haben Sprache als verteilte dorsale und ventrale Netzwerke neu definiert, wobei die Erkenntnis beibehalten wurde, dass verbindende Bahnen ebenso wichtig sind wie die Regionen, die sie verbinden.

Key figures

• Norman Geschwind
• Gregory Hickok
• David Poeppel
• Angela Friederici
• Hugues Duffau

Seminal works

• geschwind-1970
• hickok-poeppel-2007
• friederici-2011

Frequently asked questions

Werden Sprache und Sprechen nur von zwei Gehirnbereichen gesteuert?

Das klassische Modell betonte die Broca- und Wernicke-Areale, aber aktuelle Evidenz beschreibt Sprache als verteilte Netzwerke kortikaler Regionen, die durch Bahnen der weißen Substanz verbunden sind und in dorsale und ventrale Verarbeitungsströme organisiert sind.

Was ist das Dual-Stream-Modell der Sprache?

Es besagt, dass das Gehirn Sprache über zwei Wege verarbeitet: einen ventralen Strom, der Schall auf Bedeutung abbildet, und einen dorsalen Strom, der Schall auf artikulatorische Repräsentationen abbildet und so die Wahrnehmung mit der Produktion verbindet.