2. Historie: Broca und die linkshemisphärische Sprachverarbeitung

Transkript

1 Links vor Rechts? Die Allgemeine Psychologie unserer beiden Gehirnhälften Prof. Dr. Martina Manns Institut für Psychologie Lehrgebiet Allgemeine Psychologie

2 Worum geht s heute? Einige Prinzipien der funktionalen Hirnorganisation (Cerebrale Asymmetrien) und wichtige Untersuchungsmethoden 1. Allgemeine funktionelle Organisation der beiden Hirnhälften: Was bedeutet: Cerebrale Asymmetrie? 2. Historie: Broca und die linkshemisphärische Sprachverarbeitung 3. Evolution: cerebrale Asymmetrie spezifisch menschlich? Wie sind cerebrale Asymmetrien entstanden? Vorteile cerebraler Asymmetrie? 4. Wie kann man cerebrale Asymmetrien untersuchen? Untersuchung von Patienten (Split-Brain), Untersuchung normaler Versuchspersonen, Die Suche nach dem Selbst.

3 Unser Gehirn besteht aus zwei Hälften Die beiden Vorderhirnhälften heißen Hemisphären. Jede Hemisphäre kontolliert primär die gegenüberliegende (kontralaterale) Körperseite. Die Hemisphären sind durch ein massives Faserbündel verbunden: das Corpus Callosum.

4 Aber: Unser Selbst ist nicht geteilt

5 Ein typisches Beispiel: Persönlichkeitstest Herz oder Verstand? Gehen Sie kühl und analytisch an Probleme heran? Oder treffen Sie Ihre Entscheidungen lieber aus dem Bauch heraus? Machen Sie den Test - er zeigt, welche Gehirnhälfte bei Ihnen stärker ist.

6 Tatsächlich ist kaum eine Hirnfunktion symmetrisch organisiert

7 Cerebrale Asymmetrien beeinflussen unser Denken und Handeln LINKS Händigkeit (Feinmotorik) Sprache (Phonologie, Semantik) Mathematische Operationen vebales Gedächtnis analytische, serielle Verarbeitung RECHTS Musik, Prosodie Räumliche Aufmerksamkeit, Orientierung Gesichterkennung Emotionsverarbeitung globale, parallele Verarbeitung

8 Der Beginn der wissenschaftliche Asymmetrieforschung Nous parlons avec l hemisphere gauche (Paul Broca auf der Versammlung der Gesellschaft für Anthrophologie in Paris, 1861) nachdem er etwa 20 Patienten mit Sprachausfällen (Aphasien) autopsierte. Der bekannteste Partient war Tan Tan. Alle Patienten zeigten eine Läsion der linken frontalen Hemisphäre (Broca Areal). Paul Broca ( ) Tan Tan

9 Der Beginn der wissenschaftliche Asymmetrieforschung Paul Broca und späte Carl Wernicke festigten mit ihren Beobachtungen und nachfolgenden pathologisch anatomischen Untersuchungen von linkshemisphärisch läsionierten Patienten mit motorischen und sensorischen Aphasien die dominierende neuroanatomische Auffassung Mitte des 19. Jahrhunderts: die rechte und linke Hemisphäre verarbeiten Information verschieden. Paul Broca Carl Wernicke

10 Cerebrale Asymmetrie Unter cerebraler Asymmetrie verstehen wir die Tatsache, dass die Funktionstüchtigkeit der beiden Vorderhirnhemisphären für die Steuerung von unterschiedlichen Verhaltensweisen und psychischen Funktionen verschieden ist. Obwohl (in der Regel) rechte und linke Hemisphäre bei den meisten höheren Funktionen zusammenwirken, gibt es fast keine Reaktion, bei der nicht eine der beiden Hirn-Hemisphären ein gewisses Übergewicht gegenüber der anderen hätte. Die entsprechende Hemisphäre ist für diese Aufgabe dominant.

11 Weitere Begriffe: Cerebrale Lateralisation: Informationsverarbeitung unterscheidet sich zwischen linker und rechter Hemisphäre. Hemisphärenspezialisierung: eine Hemisphäre ist auf eine bestimmte Aufgabe spezialisiert. Dies erlaubt Arbeitsteilung zwischen den Hemisphären. Hemisphärendominanz: im Prinzip können beide Hemisphäre eine Funktion erfüllen, eine Hemisphäre zeigt dabei aber eine Überlegenheit und übernimmt normalerweise diese Aufgabe.

12 WARUM GIBT ES CEREBRALE ASYMMETRIEN?

13 Evolution: Händigkeit Die frühsten geschriebenen Hinweise auf Händigkeit in der westlichen Kultur finden sich in der Bibel. Und es wurden an jenem Tage gezählt von Benjamin aus den Städten Mann, die das Schwert führten, außer den Bürgern von Gibea; von ihnen wurden siebenhundert gezählt, auserlesene Männer. Und unter diesem ganzen Volk waren siebenhundert auserlesene Männer, die linkshändig waren und mit der Schleuder ein Haar treffen konnten, ohne zu fehlen. Richter 20, Vers 15-16

14 Evolution: Händigkeit Handabdrücke in Höhlenmalereien aus 3 Kontinenten zeigen die rechte Hand bei Vollabrücken und die linke bei Umrissabbildungen. Beides ist ein Zeichen für eine Mehrheit von Rechtshändern in den letzten Jahren.

15 Evolution: Händigkeit z.b. die Schwert und Schild -Erklärung. Demnach kämpften früher gleich viele links- wie rechtshändige Ritter. Die Rechtshänder konnten ihr Herz mit dem Schild schützen und gleichzeitig mit der rechten Hand den tödlichen Schlag gegen ihre linkshändigen Gegner führen. Dieser Selektionsvorteil führte zur Entstehung einer rechtshändigen Mehrheit.

16 HAT SICH DIE CEREBRALE LATERALISATION IM ZUSAMMENHANG MIT MENSCHLICHER EVOLUTION ENTWICKELT? Aufrechter Gang Sprachentwicklung Werkzeuggebrauch Kognitive Fähigkeiten (Intelligenz)

17 Cerebrale Asymmetrien sind im Tierreich weit verbreitet (Vallortigara & Rogers, 2005

18 Vorteile eines lateralisierten Gehirns: Aufgabenteilung erlaubt parallele und separate Verarbeitung unterschiedlicher Funktionen, Dadurch Vermeidung von interhemisphärischem Konflikt und unnötiger Duplikation von Funktionen. Dies steigert die Effizienz und kognitive Kapazität des Gehirns. Koordination von Verhalten in der Gruppe.

19 Tiermodelle helfen cerebrale Asymmetrien Durch experimentelle Manipulation lassen sich eine Vielzahl von offenen Fragen untersuchen: ontogenetische Mechanismen, zu verstehen Zusammenhang Struktur und Funktion (von der Anatomie bis zu biochemischen Mechanismen), Zusammenhang kognitive Leistungsfähigkeit und Asymmetrie.

20 WIE TESTET MAN HEMISHPÄRENASYMMETRIEN?

21 1. WADA Test: Durch kurzzeitige isolierte Narkose jeweils einer Hemisphäre lässt sich vor neurochirurgischen Eingriffen bestimmen, welche Hirnhemisphäre sprachdominant ist. Bildgebende Verfahren bestätigen die komplette Inaktivität einer Hemisphäre

22 2. Untersuchungen an Split Brain Patienten:

23 2. Untersuchungen an Split Brain Patienten: Die Split-Brain Forschung greift auf Patienten zurück, bei denen zur Behandlung ihrer schweren Epilepsie das Corpus Callosum ganz oder teilweise durchtrennt wurde. Corpus Callosum

24 2. Untersuchungen an Split-Brain Patienten: September 1961 W. J. California Institute of Technology (CalTech) Michael Gazzaniga Joseph E. Bogen Roger Sperry

25 2. Untersuchungen an Split-Brain Patienten: Forty-five years ago, Roger Sperry, Joseph Bogen and I embarked on what are now known as the modern split-brain studies. These experiments opened up new frontiers in brain research and gave rise to much of what we know about hemispheric specialization and integration. The latest developments in split-brain research build on the groundwork laid by those early studies. Split-brain methodology, on its own and in conjunction with neuroimaging, has yielded insights into the remarkable regional specificity of the corpus callosum as well as into the integrative role of the callosum in the perception of causality and in our perception of an integrated sense of self. (Gazzaniga, 2005)

26 2. Untersuchungen an Split-Brain Patienten: Gazzaniga, 2005) Bei einer Kommissurotomie werden zwischen und Nervenfasern durchtrennt. Ein solcher massiver Eingriff sollte zu massiven Beeinträchtigungen führen...

27 2. Untersuchungen an Split-Brain Patienten: Der visuelle Input verläuft vom jeweiligen Gesichtsfeld zur kontralateralen Hemisphäre; Normalerweise werden die Informationen aus den beiden visuelle Halbfeldern über das Corpus callosum zwischen den Hemisphären ausgetauscht.

28 2. Untersuchungen an Split-Brain Patienten: Bewusste Kommunikation gelingt nur mit der linken (sprachkompetenten) Hemisphäre; die rechte Hemisphäre reagiert aber dennoch korrekt. Die Untersuchungsmethode zur Beurteilung des neuropsychologischen Status von Split-Brain Patienten. Der visuelle Input verläuft vom jeweiligen Gesichtsfeld zur kontralateralen Hemisphäre; der feine taktile Input gelangt von jeder Hand zur kontralateralen Hemisphäre; und jede Hemisphäre kontrolliert die feinmotorischen Bewegungen der kontralateralen Hand.

29 Chimeric Faces Information an die linke Hemisphäre: Das ist eine Frau. Information an die rechte Hemisphäre: Das ist ein Mann.

30 Chimeric Faces: Split-Brain Patienten 1. Hast du einen Mann oder eine Frau gesehen? Antwort: Eine Frau (Kontrolle durch die linke, sprachlichkompetente Hemisphäre). 2. Wen hast du gesehen? Antwort: Zeigt auf den Mann (Kontrolle durch rechte Hemisphäre, dominant für Gesichtserkennung). Abhängig von der Aufgabe ist die linke ODER rechte Hemisphäre dominant.

31 A A A A A A A A A V V V V V V V V B B B B B B B M M M M M M N N N N N N N N N N N N 3. Papier und Bleistift 3. Papier und Bleistift-Tests: Tests: Cancellation Cancellation Test Test A A A A A V V V V B B B B B M M M M M M M N N N Links Rechts

32 Cancellation Test bei Vögeln Picken Hühnchen oder Tauben nach Körnern, die gleichmäßig über eine Fläche verteilt sind, picken sie verstärkt nach links. Dies deutet auf eine rechtshemisphärische Dominanz für visuo-räumliche Aufmerksamkeit. Diekamp et al., Curr. Biol., 2005, 15: R372-R373

33 4. Parallele Präsentation von Konfliktstimuli Dichotisches Hören Beim dichotischen Hören werden Silben (ba, da, ga, ka, pa, ta) den Vpn durch Kopfhörer präsentiert. Die Vpn müssen mitteilen, welche Silbe sie hörten. Die Vpn wissen nicht, dass sie die Silben dichotisch hören, d.h. linkes und rechtes Ohr hören verschiedene Silben. Das bewusste Hören einer der beiden Silben als einzig gehörte passiert häufig auf dem rechten Ohr, somit contralateral zur sprachdominanten Hemisphäre.

34 5. Visuelle Halbfeldstimulation: Welche Hemisphäre löst eine Aufgabe besser? Antwortgeschwindigkeit Reaktionsgenauigkeit

35 5. Visuelle Halbfeldstimulation: LINKS RECHTS Heimat Heinat Wort / Nicht-Wort Gesicht /Monstergesicht komplexe Figuren

36 Cerebrale Asymmetrien sind NICHT statisch:

37 Cerebrale Asymmetrien sind NICHT statisch: Hormone haben einen kritischen Einfluss auf das funktionale Asymmetriemuster. Die Überlegenheit der rechten Hemisphäre zeigt sich nur während der Hormonniedrigphase (Menses) Während der Lutealphase (viel Progesteron) gibt es keine Heisphärenasymmetrie. Hausmann et al., 2002)

38 6. Wo liegt unser Selbst? LINKE HEMISPÄHRE Kommunikativ bewusst RECHTE HEMISPÄHRE RECHTE HEMISPÄHRE Gesichter Emotionen

39 Ein Wada-Test mit gemorphten Gesichtern Stimulusmaterial: gemorphte Gesichter (Testperson + berühmte Persönlichkeit), Narkose der linken oder der rechten Hemisphäre. (Keenan et al., 2001)

40 Ein Wada-Test mit gemorphten Gesichtern Die rechte Hemisphäre erkennt sich selbst. Die linke Hemisphäre erkennt die berühmte Persönlichkeit.

41 Zusammenfassung I: Die Hemisphären unterscheiden sich in der Art der Informationsverarbeitung. Dies führt zu funktionellen Unterschieden (cerebrale Asymmetrie/Lateralisation). Die funktionellen Unterschiede der Hemisphären sind aber ausschließlich relativ, nicht absolut. Obgleich nur die linke Hemisphäre sprechfähig ist, dominiert sie nicht jede kognitive Funktion ( Split Brain Patienten). Normalerweise arbeiten die Hemisphären zusammen; dabei spielt das Corpus callosum eine entscheidende Rolle. Die Interaktion zwischen den Hemisphären ist nicht statisch sondern wird von Hormonen beeinflusst. Cerebrale Asymmetrien erhöhen die kognitive Leistungsfähigkeit und sind im ganzen Tierreich zu finden.

42 Zusammenfassung II: Hablfeldstimulation

43 Zum Nachlesen: JP Pinel: Biopsychologie (Pearson, 2007) Kapitel 16 Lateralisierung, Sprache und das geteilte Gehirn