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Sprache Transmitterrezeptoren entscheidend für Sprachvermögen

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Sprechen und Sprache verstehen sind komplexe Leistungen, bei denen im Gehirn zahlreiche Gebiete zusammenarbeiten. Ein internationales Forscherteam konnten nun erstmals nachweisen, dass es einen einzigartigen molekularen Fingerabdruck gibt, der die sprachrelevanten Hirnregionen auszeichnet. Der gemeinsame Code definiert sich durch die spezifische Konzentration verschiedener Transmitterrezeptoren.

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Die in der Studie untersuchten Hirnregionen
Die in der Studie untersuchten Hirnregionen
(Bild: Forschungszentrum Jülich)

Jülich – Beim Sprechen und Sprachverständnis arbeiten nicht nur nahe zusammenliegende, sondern auch weit entfernte Gehirnareale zusammen. Laute müssen aufgenommen und Begriffen zugeordnet, Wörter im Satzzusammenhang erfasst werden und vieles mehr. Diese Informationen werden über Nervenfasern weitergeleitet und in den beteiligten Sprachregionen verarbeitet. „Bisher war die molekulare Grundlage dieser Verarbeitungsprozesse nicht bekannt“, erläutert der Neuroanatom und Jara-Brain-Wissenschaftler Prof. Karl Zilles. Ihm und seinem Team gelang es, den molekularen Code zu bestimmen, indem sie in einem aufwändigen Prozess Tausende von hauchdünnen post mortem Hirnschnitten analysierten.

Verteilung von 15 Transmitterrezeptoren untersucht

Im Fokus des wissenschaftlichen Interesses standen dabei fünfzehn verschiedene Transmitterrezeptoren, die bei der Signalübertragung im Gehirn eine große Rolle spielen. Transmitterrezeptoren sind komplexe Eiweißmoleküle, die als „Andockstationen“ für Botenstoffe wie etwa Glutamat, GABA, Acetylcholin, Noradrenalin, Serotonin und Dopamin im Gehirn dienen. Sie sitzen in der äußeren Membran der Nervenzellen. Mit der quantitativen Rezeptorautoradiographie machten die Forscher die Verteilung und Konzentration dieser Rezeptoren in den acht untersuchten Hirnarealen für Sprachverständnis und in zahlreichen anderen, nicht-sprachrelevanten Arealen sichtbar.

Ergebnisse mithilfe hierarchischer Clusteranalyse erhalten

„Bei unseren Untersuchungen erhielten wir eine sehr genaue Vorstellung davon, in welcher Konzentration die Rezeptoren an welcher Stelle des jeweiligen Hirnareals vorlagen“, so Zilles. Um zu sehen, welche Areale miteinander in Verbindung stehen, verglichen die Forscherinnen und Forscher anschließend die Rezeptorausstattung der unterschiedlichen Regionen mithilfe eines statistischen Verfahrens, der hierarchischen Clusteranalyse. Damit lassen sich in großen Datenmengen Gruppen identifizieren, die Gemeinsamkeiten haben – so genannte Cluster. Das Ergebnis: „Die molekularen Fingerabdrücke der sprachrelevanten Areale ähnelten sich, so dass sie ein Cluster bilden. Dieses unterscheidet sich deutlich von Clustern anderer Hirnregionen, die beispielsweise sensorische Signale aus den Augen, Ohren oder den Tastorganen weiterverarbeiten.“ Bei der Clusteranalyse zeigte sich außerdem, dass das Sprachcluster in der linken Hemisphäre mehr Regionen umfasst als in der rechten. Dies entspricht auf molekularer Basis der klinischen Erfahrung, dass die linke Hemisphäre beim Sprechen und Sprachverständnis dominiert.

Originalpublikation:Zilles, Bacha-Trams, Palomero-Gallagher, Amunts, Friederici, Common molecular basis of the sentence comprehension network revealed by neurotransmitter receptor fingerprints, Cortex. 2015 Feb;63:79-89. doi: 10.1016/j.cortex.2014.07.007. Epub 2014 Aug 12

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