Sprachgedächtnis beruht auf Sinneswahrnehmung und Klang, nicht auf motorischer Steuerung

Der Echtzeit-Verzerrungs-Loop: Um schnelles Lernen der Sprachmotorik zu induzieren, überwachten die Forscher die Teilnehmer, während sie deren vokale Akustik in Echtzeit veränderten und den modifizierten Ton über Kopfhörer zurückführten, um automatisierte Verhaltenskorrekturen zu erzwingen.

Die 24-Stunden-TMS-Prüfung: Nach der Lernphase setzten die Forscher nicht-invasive transkranielle Magnetstimulation (TMS) auf gezielt ausgewählte Hirnregionen ein – den auditorischen Kortex, den somatosensorischen Kortex oder den motorischen Kortex –, um die lokale neuronale Aktivität systematisch zu stören, bevor die Gedächtniserhaltung später getestet wurde.

Sensorische Entzug des Gedächtnisses: Die Störung der Aktivität in einem der beiden sensorischen Bereiche (auditorisch oder somatosensorisch) beeinträchtigte die Fähigkeit der Teilnehmer, ihre neu erlernten Sprachbewegungen zu behalten, erheblich.

Was die Studie zeigt

Entscheidend war, dass die Störung des motorischen Kortex die Gedächtniserhaltung vollständig unbeeinträchtigt ließ. Cross-System Motor Plasticity: Dieser Durchbruch ist Teil eines umfassenderen Forschungsprogramms, das untersucht, wie Plastizität in den sensorischen Systemen des Gehirns das körperliche motorische Lernen unterstützt.

Parallele Studien zur Bewegung der oberen Extremitäten bestätigten die exakt gleiche Regel: Das Blockieren der sensorischen Rinde unterbricht die Behaltensfähigkeit körperlicher Bewegungen.

Upgrade der Gehirn-Sprach-Technologie: Ein Wechsel hin zu einer sensorisch priorisierten Architektur bietet Ingenieuren einen neuen Leitfaden zur Entwicklung fortschrittlicher Gehirn-Maschine-Schnittstellen und neuronaler Spracherkennungssoftware.

Durch die Integration können zukünftige Geräte

Durch die Integration können zukünftige Geräte eine flüssige Kommunikation für Schlaganfallüberlebende mit deutlich höherer Benutzerfreundlichkeit wiederherstellen.

Quelle: McGill University Laut neuen Forschungsergebnissen hängt das Erlernen einer neuen Sprache oder die Wiedererlangung der Sprachfähigkeit stärker, die Schall und körperliche Empfindungen verarbeiten, als, die die motorische Kontrolle steuern.

Die Studie, die University und der Yale School of Medicine durchgeführt wurde, hat Implikationen für die Theorie des Sprachlernens sowie für die Entwicklung -erkennung. Bislang wurde allgemein angenommen, dass das Erlernen und Behalten der Bewegungen, die die Fähigkeit zum Sprechen ermöglichen, primär ängt.

Was die Studie zeigt

Die neuen Erkenntnisse stellen diese Annahme in Frage und heben stattdessen die zentrale Rolle der auditiven und somatosensorischen Systeme hervor. „Die sensorimotorische Neurowissenschaft hat sich traditionell auf frontale motorische Areale als Haupttreiber verändert dieses Verständnis, indem sie zeigt, dass das menschliche Sprachlernen in hohem Maße sensorischer Natur ist", so David Ostry, Professor für Psychologie an der McGill University.

Die Ergebnisse könnten neue Ansätze für aufstrebende Gehirn-Sprachtechnologien unterstützen, die beispielsweise nach einem Schlaganfall die Wiederherstellung der Sprachfähigkeit ermöglichen könnten, indem sie die Integration sensorischer Prozesse fördern, um Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit zu verbessern.

Die Retention wurde durch Hirnstimulation getestet. Um die Rolle sensorischer Hirnregionen beim Erlernen und Behalten, veränderten die Forscher die Sprechäußerungen der Teilnehmer in Echtzeit und gaben diese über Kopfhörer zurück, wodurch ein motorisches Sprachlernen ausgelöst wurde.

Was die Studie zeigt

Anschließend wurde die transkranielle magnetische Stimulation (TMS), eine nicht-invasive Hirnstimulationstechnik, eingesetzt, um die neuronale Aktivität in Schlüsselregionen des Sprachsystems zu stören: die Hörkortex, die somatosensorische Kortex und die motorische Kortex. Die Retention wurde später erneut getestet.

Die Forscher hatten die Hypothese aufgestellt, dass die Störung einer für das Erlernen und Behalten der Sprechfähigkeit kritischen Hirnregion die Retention beeinträchtigen würde, während eine Störung nicht-kritischer Regionen keine Auswirkung hätte.

Sie stellten fest, dass die Störung der Aktivität in der sensorischen Kortex – sowohl der Hörkortex als auch der somatosensorischen Kortex – die Fähigkeit der Teilnehmer, neu erlernte Sprachbewegungen zu behalten, signifikant beeinträchtigte, während die Störung der motorischen Kortex dies nicht tat. „Unsere Studie stellt die Annahme in Frage, dass neue Sprachgedächtnisse ausschließlich änderungen in motorischen Hirnarealen abhängen.

Was die Studie zeigt

Stattdessen unterstreicht sie die Bedeutung änderungen in auditiven und somatosensorischen Hirnregionen für die Gestaltung dessen, wie wir das Sprechen erlernen", sagte Nishant Rao, Co-Autor der Studie und Associate Research Scientist an der Yale University.

Die Rolle der neuronalen Plastizität Die Studie ist Teil eines umfassenderen Forschungsprogramms, das untersucht, wie Plastizität in den sensorischen Systemen des Gehirns motorisches Lernen und Gedächtnisbildung unterstützt.

Sie ergänzt kürzlich ührte Studien zur Bewegung der oberen Gliedmaßen, die zeigen, dass eine Störung der sensorischen Rinde das Erlernen und die Behaltensleistung neuer Bewegungen beeinträchtigt.

Was die Studie zeigt

Zukünftige Forschung wird die kortikalen Schaltkreise des Gehirns kartieren, die am Lernen beteiligt sind, und sensorische Interventionen zur Behandlung örungen erforschen, insbesondere zur Rehabilitation nach Schlaganfällen. Finanzierung: Die Forschung wurde vom (US-) National Institute on Deafness and Other Communication Disorders finanziert.

Wichtige Fragen beantwortet: A: Weil das Gehirn lernt, wie man spricht, basierend darauf, wie sich eine Bewegung anfühlt und klingt, nicht allein danach, wie die Muskeln sich bewegen.

Der motorische Kortex wirkt wie ein ausführendes Organ, doch die sensorischen Systeme – das auditive System für Klänge und das somatosensorische System für physische Berührung – enthalten die eigentliche architektonische Blaupause.

Was die Studie zeigt

Wenn Sie versuchen, ein neues Wort oder einen neuen Akzent zu merken, überprüft Ihr Gehirn seine sensorische Bibliothek, nicht seinen Muskelmotor. A: Sie haben das Gehirn dazu gebracht, ein neues Sprachmuster zu lernen, indem sie die Stimmen der Teilnehmer in Echtzeit über Kopfhörer verändert haben.

Sobald sich das neue Sprachgedächtnis gebildet hatte, nutzten sie gezielte magnetische Impulse (TMS), um verschiedene Gehirnregionen vorübergehend zu durcheinanderbringen.

Bei den Tests am nächsten Tag erinnerten sich diejenigen, deren motorische Zonen gestört waren, den Wörtern perfekt, während diejenigen, deren sensorische Zonen gestört waren, sie vollständig vergaßen.

Was die Studie zeigt

A: Die meisten aktuellen Technologien zur Interaktion zwischen Gehirn und Sprache konzentrieren sich stark auf die Erfassung motorischer Absichten eines Patienten und versuchen zu entschlüsseln, wie er seine Mundbewegungen ausführen möchte.

Diese Studie verändert das Feld grundlegend, indem sie nachweist, dass eine echte Wiederherstellung der Sprachfähigkeit abhängt.

Durch die Entwicklung medizinischer Geräte und Therapien, die sensorische Rückkopplungsschleifen anregen, können wir intelligentere und intuitivere Schnittstellen schaffen, die dem Gehirn dabei helfen, seine Sprachnetzwerke natürlich wiederherzustellen. Redaktionsnotizen: Dieser Artikel wurde News bearbeitet. Zusätzliche Kontextinformationen wurden ügt.

Technischer Hintergrund

Über diese Neuigkeiten zur Sprach- und Neurowissenschaftsforschung: Autor: Kay Pettigrew Quelle: McGill University Kontakt: Kay Pettigrew – McGill University Bild: Das Bild wird Neuroscience News zur Verfügung gestellt. Ursprüngliche Forschung: Open Access. „Sensory Basis of Speech Motor Learning and Memory", Rosalie Gendron, Timothy F. Manning und David J.

Ostry. PNAS DOI:10.1073/pnas.2525468123 Sensorische Grundlagen des motorischen Lernens und der Speicherung bei der Sprachproduktion nderungen der Sprachproduktion bieten einen quantifizierbaren Ansatz, um das motorische Lernen bei der Sprachproduktion zu bewerten; die daraus resultierende Speicherung wird als motorischer Natur betrachtet.

In dieser Studie wird diese Hypothese berprft, und es wird gezeigt, dass die Speicherung sensorischen Grundlage beruht. Das motorische Lernen bei der Sprachproduktion unter Verwendung ein experimentelles Modell dar, um diese Frage zu untersuchen, da es akustische, somatosensorische und motorische Komponenten des Lernens umfasst.

Einordnung fuer Autofahrer

Zur Strung der auditischen (oberer Temporallappen, STG), des posterioren somatosensorischen (S1) oder des motorischen (M1) Kortex nach dem motorischen Lernen bei der Sprachproduktion wurde transkranielle Magnetstimulation (TMS) eingesetzt. Die Retentionstests wurden spter durchgefhrt.

Es zeigte sich, dass nach der Strung entweder des STG oder des S1 die Retention des motorischen Gedchtnisses beeintrchtigt war, wohingegen eine Strung des M1 zu einer Retention fhrte, die sich nicht TMS unterschied. Die Auswirkungen der Störung waren spezifisch für das motorische Lernen beim Sprechen und beeinträchtigten die Sprachproduktion an sich nicht.

Insgesamt stützen die Ergebnisse die Auffassung, dass Plastizität in der sensorischen Rinde – sowohl auditiver als auch somatosensorischer Art – für das motorische Lernen und die Speicherung beim Sprechen notwendig ist. Beim Sprechen ermöglichen Veränderungen in den sensorischen Systemen die Ausführung neu erlernter Bewegungen.