Lade Inhalt...

Reading cinnamon activates olfactory brain regions. Verarbeitung linguistischer Informationen im menschlichen Gehirn

Eine schriftliche Ausarbeitung des gleichnamigen Methodenpapers mit Interpretation der Ergebnisse und Vergleich weiterer neurowissenschaftlichen Studien

Hausarbeit 2018 13 Seiten

Germanistik - Linguistik

Leseprobe

Inhalt

Einführung und theoretischer Hintergrund

Beschreibung des Experiments

Interpretation und Einordnung der Ergebnisse

Kritik

Vergleichbare Ergebnisse anderer Studien

Quellen

Abstract

Es gibt Wörter, die wir automatisch semantisch mit Gerüchen und Düften verbinden, so wie andere Wörter ebenfalls verknüpfte semantische Assoziationen aufweisen, wie Körperteile, Objekte oder Geschmäcker. Bisherige neurophysiologische Studien und Verhaltensstudien sowie fMRT- und TMS- Studien haben gezeigt, dass das Verständnis von Handlungswörtern automatisch den motorischen und prämotorischen Kortex aktiviert und zwar somatotopisch. Die vorliegende Studie von Gonzáles et al. (2006) hat zum ersten mal mithilfe des fMRT die abstrakte Verbindung zwischen linguistischen und Geruchsinformationen untersucht und konnte bestätigen, dass das Lesen von olfaktorischen Wörtern auch olfaktorische Bereiche im Gehirn aktiviert, die für die Verarbeitung von Geruchsinformationen von Bedeutung sind. Für offen gelassene Faktoren der Studie wie eine raumzeitliche Analyse oder die automatische Aktivierung des sensomotorischen Kortex ebenso wie die Optimierung von Teststimuli werden weitere Studien des Forschungsfelds zum Vergleich herangezogen.

Einführung und theoretischer Hintergrund

Die kognitive Neurowissenschaft beschäftigt sich mit der Darstellung und der Verarbeitung von Wörtern im menschlichen Gehirn. Wörter werden oft in Zusammenhang mit ihren referentiellen Objekten oder Aktionen der realen Welt benutzt, sodass diese Informationen, nämlich das gesprochene oder geschriebene Wort und der dazugehörige Referent, durch ein kortikales Netzwerk aneinander gebunden werden. Da die jeweilige Information an verschiedenen Orten im Kortex verarbeitet wird, bilden auch die Verarbeitungsinformationen der Wörter kortikale Netze mit unterschiedlichen Verteilungen im Gehirn. Die Hebbsche Regel „what fires together wires together“ stammt von ihrem Namensgeber Donald Hebb, der die Theorie aufstellte, dass Zellen oder Zellverbindungen, die unter ständiger Wiederholung gemeinsam aktiviert werden, sich schließlich vereinigen und die Aktivierung der einen Zelle oder Verbindung auch zur Aktivierung der anderen führt. Dies erklärt, dass die Verarbeitung von Wörtern in gleichzeitiger Verbindung mit nicht-linguistischen Einwirkungen, nämlich den Referenten wie visuellen Objekten, Bewegungen oder Aktionen so wie auch Geschmäckern oder Gerüche, gleichzeitig Neuronen aktiviert, die für den jeweiligen nicht-linguistischen Reiz aktiviert werden. Dadurch werden bei unterschiedlichen Informationen auch unterschiedliche Bereiche im Gehirn aktiviert. Beweise dafür liefern Patientenstudien sowie bildgebende Verfahren von intakten Gehirnen. Studien belegen, dass das Verständnis und die Produktion von Nomen und Verben oder auch lebendigen und nicht-lebendigen Objekten bei Gehirnschäden unterschiedlich beeinflusst wird.

So haben auch bisherige Ergebnisse von PET- und fMRT-Studien gezeigt, dass bei der Verarbeitung von Handlungswörtern und Wörtern der Wahrnehmung unterschiedliche Bereiche im Gehirn aktiviert werden. Insbesondere bei Handlungswörtern aktivieren Wörter verschiedener Bereiche des Körpers (Hand, Fuß) auch verschiedene Bereiche des motorischen und prämotorischen Kortex und zwar somatotopisch, was bedeutet, dass die Nachbarschaftsrelationen tastenempfindlicher Hautregionen auch bei der Abbildung im Zentralnervensystem bewahrt werden. Die abstrakte Verbindung von linguistischen und realen Informationen soll in der folgende Studie das erste mal für Geruchsinformationen - Düfte und Gerüche - getestet werden.

Beschreibung des Experiments

In der Studie Reading cinnamon activates olfactory brain regions von Julio Gonzales, Alfonso Barrós-Loscertales, Friedemann Pulvermüller, Vanessa Meseguer, Ana Sanjuán, Vicente Belloch und César Ávila (NeuroImage: 2006) wurde untersucht, ob bei der Verarbeitung von Wörtern mit starken olfaktorischen Assoziation auch jene Bereiche im Gehirn aktiviert werden, die für die Verarbeitung von olfaktorischen Informationen, also Gerüchen, verantwortlich sind. Für die Ergebnisse wurde folgende Verhaltensstudie durchgeführt:

Testpersonen

An der Studie nahmen 23 Testpersonen teil, vier Frauen und 19 Männer. Sie alle waren Rechtshänder, gesund und Spanisch-Muttersprachler. Das Durchschnittsalter betrug 23,7 Jahre. Keine der Testpersonen wies Sprach-, Hör- oder Sehstörungen auf, ebenso wenig wie psychiatrische oder neurologischen Erkrankungen.

Stimuli

Um geeignete Stimulus-Wörter zu finden, wurde erst eine Vorstudie durchgeführt, bei der die Gewichtung der Semantik von Wörtern getestet wurde. Dabei sollten achtzehn andere Versuchspersonen als die Teilnehmer der eigentlichen Studie Wörter nach ihren olfaktorischen Assoziationen bewerten. Hierbei spielte es keine Rolle, ob die Testperson den Duft als angenehm oder aversiv empfand, sondern lediglich ob das jeweilige Wort die Person an einen starken oder schwachen Geruch erinnerte, wonach es auf einer Skala von 1 mit keiner oder schwacher Geruchsassoziation bis 7 mit sehr starker Geruchsassoziation bewertet werden sollte.

Aus dieser Vorstudie ergaben sich zwei 60-Wort-Blöcke, einer mit starken bewerteten Assoziationen, den olfaktorische Wörtern, der andere mit schwach bewerteten olfaktorischen Assoziationen, den Kontrollwörtern. Um physische oder psycholinguistische Unterschiede der Wörter zu vermeiden, die Einfluss auf die hämodynamische Aktivität haben könnten, wurden alle Wörter auf eine Einheitslänge zwischen 6,0 und 6,2 Buchstaben gebracht.

Methode

Die Studie wurde mithilfe der fMRT (funktionelle Magnetresonanztomographie) durchgeführt, wobei die Aktivierung durch Änderung der Sauerstoffkonzentration im Blut zwischen verschiedenen Experimentalbedingungen gemessen wird. Es werden 3- dimensionale anatomische Bilder des Gehirns gemacht, wofür keine aktive Verhaltensaufgabe benötigt wird. Die Bilder des fMRT liefern eine sehr gute und genaue Auflösung, allerdings ist die zeitliche Auflösung versetzt und daher sehr schlecht und schwieriger nachzuvollziehen als beispielsweise beim EEG (Elektroenzephalographie). Das fMRT ist außerdem sehr teuer und die Bedingungen sind auch für die Probanden nicht besonders angenehm, da diese in einer engen Röhre liegen, sich möglichst nicht bewegen sollen und von einem lauten Surren umgeben sind.

Versuchsaufgabe

Während des fMRT-Scannings mit einem 1.5 T Siemans Avanto MRT-Scanner sollten die Probanden still zwei 60-Wort-Blöcke lesen, einen mit olfaktorischen Wörtern, den anderen mit nicht-olfaktorischen Wörtern. Diese 120 Wörter waren nochmal in 10-Wort-Blöcke unterteilt, die pseudorandomisiert und jeweils für 30 Sekunden gezeigt wurden. Jedes Wort hatte 3 Bogensekunden und wurde für 750ms auf dem Bildschirm angezeigt mit jeweils 1,125 Sekunden Pause vor und hinter dem Wort.

Ergebnisse

Vergleiche zwischen dem Lesen von olfaktorischen Wörtern und den Kontrollwörtern ließen Aktivierungen im linken Occipitallappen, in der unteren Stirnwindung, in den Basalganglien, dem Thamalus, dem Gyrus Cinguli, der Inselrinde und dem piriformen Kortex erkennen. Es gab keinen Bereich, in dem die Kontrollwörter eine stärkere Aktivierung produzierten als die olfaktorischen Wörter. Interessant ist, dass das Lesen der olfaktorischen Wörter zu einer signifikanten Aktivierung im bilateralen piriformen Bereich und in der rechten Amygdala führte, beides sind Bereiche im Gehirn, die für die Geruchswahrnehmung von Bedeutung sind.

In terpretation und Einordnung der Ergebnisse

Während der Tests wurden olfaktorische Bereiche im Gehirn aktiviert, obwohl die Versuchspersonen lediglich Wörter mit Geruchsassoziationen gelesen haben, ohne dass tatsächlich eine olfaktorische Stimulation eingesetzt wurde.

Vergleicht man die Aktivierungen im Gehirn während der Verarbeitung von olfaktorischen Wörtern und den Kontrollwörtern, so stellt man fest, dass die primären olfaktorischen Bereiche aktiviert werden, wie der piriforme Kortex, nicht aber die sekundären olfaktorischen Bereiche. Diese Aktivierung im primären olfaktorischen Bereich durch Wörter mit olfaktorischen Assoziationen bestätigt die Hypothese, dass für Informationen der Wahrnehmung die Verbindung mit einem Referenten (der realen Welt) ausschlaggebend ist für die neuronale Repräsentation.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass bei der Verarbeitung von olfaktorischen Wörtern weit verbreitete oder verteilte kortikale Zellverbindungen aktiviert werden. Diese verteilten Neuronenpopulationen reichen sowohl in die linguistischen Bereiche als auch bis ins olfaktorische System. Die kortikalen Netzwerke, die die Informationen der referentiellen Bedeutung eines Wortes verarbeiten – nämlich das reale Objekt / die reale Handlung - scheinen auch die kortikale Verteilung des neuronalen Netzwerkes zu beeinflussen, welches das Wort an sich - nämlich die reine linguistische Stimulation – aktiviert. Beweise für diese spezifische lokale Repräsentation von Informationen im Gehirn liefern Studien, in welchen die Repräsentation von Handlungswörtern, die semantisch mit unterschiedlichen Körperteilen verknüpft sind, im Gehirn untersucht wurde. Hauk et al. (2004) belegten, dass das Verständnis dieser Handlungswörter den motorischen Kortex und den prämotorischen Kortex somatotopisch aktivieren, sodass Wörter mit Fußassoziationen (z.B. „treten“) Aktivierungen im Sprachzentrum als auch in motorischen Bereichen des Gehirns erkennen lassen, die bei der tatsächlichen Bewegung des Fußes aktiv sind. Dasselbe Phänomen lässt sich bei anderen Wörtern erkennen, die semantisch mit Körperteilen verknüpft sind. Wörter mit Mundassoziation (z.B. „küssen“) oder Handassoziation (z.B. „aufheben“) aktivieren sowohl Bereiche im Sprachzentrum, weil Sprache verarbeitet wird, also auch Bereiche in den motorischen Kortexen, die während der tatsächlichen Bewegung, auch ohne linguistische Stimulation, aktiv sind. Hauk et al.

[...]

Details

Seiten
13
Jahr
2018
ISBN (eBook)
9783668882317
ISBN (Buch)
9783668882324
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v459034
Institution / Hochschule
Freie Universität Berlin – Institut für Deutsche und Niederländische Philologie
Note
1,0
Schlagworte
Phonologie Semantik Neurolinguistik Gerüche im Gehirn Verhaltensstudien Language and Brain Gehirn Geruchsinformationen Verarbeitung von Sprache im menschlichen Gehirn fMRT Somatotopie Olfaktorischer Kortext Reading Cinnamon MEG Handlungswörter

Autor

Teilen

Zurück

Titel: Reading cinnamon activates olfactory brain regions. Verarbeitung linguistischer Informationen im menschlichen Gehirn