Nachwuchsforschergruppe
Hemispheric specialization for language

Im Berichtszeitraum wurden die Ausbildung und Variation der Hemisphärendominanz bei Kindern und Erwachsenen untersucht. Darüber hinaus wurden methodische Fragen bei der Erstellung von Lateralisationsmaßen in der funktionellen Bildgebung angegangen. Im Einzelnen wurden dabei folgende Themen bearbeitet:

• Entwicklung der Sprachlateralisation während der Kindheit.

  In diesem Projekt wurde mit Hilfe der funktionellen transkraniellen Dopplersonographie (fTCD) eine neue blutflusssensitive Methode zu Erfassung der Sprachdominanz bei Kindern ab dem Alter von 2,5 Jahren erprobt. Mit der fTCD wurde bei 101 gesunden Kindern die Sprachdominanz erfasst und davon 80 Kinder in einem 1-Jahres-Abstand erneut untersucht. Es wurden die Lateralisationsindizes der Baseline-Untersuchung mit denen der Verlaufsuntersuchung verglichen. Dabei zeigte sich in der Gesamtstichprobe eine positiv-gerichtete Veränderung der Lateralisationsindizes, d. h. eine Veränderung in Richtung einer vermehrten Linksdominanz. Die Ergebnisse deuten auf eine zunehmende Sprachlateralisation in Richtung der linken Hirnhälfte. Die Ergebnisse zeigen das Potential der fTCD, entwicklungsplastische Veränderungen im menschlichen Gehirn darzustellen.

• Strukturelle Korrelate funktioneller Sprachdominanz

  In diesem Projekt wurde der Zusammenhang zwischen der morphologischen Asymmetrie von sprachrelevanten Hirnstrukturen und der Seite der Sprachdominanz untersucht. Mit Hilfe der Magnetresonanztomographie wurden mit dem Ansatz der voxel-basierten Morphometrie (VBM) 10 Probanden mit Rechtssprachdominanz ("Rechtssprecher") mit zehn Linkssprechern verglichen. Es zeigte sich, dass das sogenannte Planum temporale, einer Struktur im Temporallappen, keine zur Seite der Sprachdominanz gerichtete Asymmetrie aufwies. Dagegen war die graue Substanz in der Hippokamus-Formation bei den Rechtssprechern ausgeprägter als bei den Linkssprechern. Dies unterstreicht die Bedeutung des Hippokampus bei der Ausbildung der Sprachdominanz.

• Untersuchung der Robustheit und Reproduzierbarkeit von Lateralisationsmaßen in der funktionellen Magnetresonanztomograhie

  In der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) werden häufig sogenannte Lateralisationsindizes zur Quantifizierung der Hemisphärenasymmetrie von lateralisierten Hirnfunktionen wie der Sprache eingesetzt. Die Verwendung von derartigen Maßen ist methodisch jedoch nicht unproblematisch. Die Ergebnisse hängen dabei stark von den verwendeten Auswerteparametern in der fMRT ab. In dieser Studie wurden verschiedene Ansätze zur Berechnung des Lateralisationsindex verglichen und dabei die Gütekriterien Robustheit und Reproduzierbarkeit untersucht. Die Stärken und Schwächen sowie die spezifischen Anwendungsfelder der untersuchten Lateralisationsmaße wurden herausgearbeitet.

• Interhemisphärische Dissoziation von sprachrelevanten Hirnarealen

  Sprache wird in einem verzweigten Netzwerk unterschiedlicher Hirnareale verarbeitet. Die intrahemisphärische Aggregation sprachrelevanter Areale ist dabei ein vorrangiges Organisationsprinzip, das eine hohe Effektivität in der Verarbeitung von sprachbezogener neuronaler Aktivität ermöglicht. In der Studie wurde die Variation von diesem Organisationsprinzip untersucht. Mit einem standardisierten Sprachaktivierungsparadigma konnte in der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT) gezeigt werden, dass Sprachareale (Broca- und Wernicke-Areal) interhemisphärisch dissoziieren können. Zusätzliche Untersuchungen zeigten ferner, dass dies als eine Variation des Sprachnetzwerkes im Gehirn von Gesunden angesehen werden kann.

Projektdauer:

2002 - 2006

Drittmittelgeber:

Nachwuchsgruppe Knecht (Nachwuchsgruppe des Landes NRW)

Beteiligte Wissenschaftler:

Dr. Dipl.-Phys. Andreas Jansen, Dr. Dipl.-Psych. C. Breitenstein, Dipl.-Phys. Ricarda Menke, Dipl.-Phys. Jens Sommer, Dr. med. Agnes Flöel, Dipl.-Psych. Sabine Bruchmann, Dr. Dipl.-Phys. Michael Deppe, Dr. Dipl.-Psych. H. Lohmann, Prof. Dr. med. Stefan Knecht, Kooperationspartner Leonardo G. Cohen, M.D. Human Cortical Physiology Section, National Institutes of Health, Bethesda, USA

Veröffentlichungen:

Breitenstein C, Floel A, Korsukewitz C, Wailke S, Bushuven S, Knecht S. A shift of paradigm: from noradrenergic to dopaminergic modulation of learning? J.Neurol.Sci. 2006; 248: 42-47.

Breitenstein C, Korsukewitz C, Floel A, Kretzschmar T, Diederich K, Knecht S. Tonic dopaminergic stimulation impairs associative learning in healthy subjects. Neuropsychopharmacology 2006; 31: 2552-2564.

Burgmer M, Konrad C, Jansen A, Kugel H, Sommer J, Heindel W, Ringelstein EB, Heuft G, Knecht S. Abnormal brain activation during movement observation in patients with conversion paralysis. Neuroimage. 2006; 29: 1336-1343.

Floel A, Garraux G, Xu B, Breitenstein C, Knecht S, Herscovitch P, Cohen LG. Levodopa increases memory encoding and dopamine release in the striatum in the elderly. Neurobiol.Aging 2006.

Jansen A, Deppe M, Schwindt W, Mohammadi S, Sehlmeyer C, Knecht S. Interhemispheric dissociation of language regions in a healthy subject. Arch.Neurol. 2006; 63: 1344-1346.

Jansen A, Lohmann H, Scharfe S, Sehlmeyer C, Deppe M, Knecht S. The association between scalp hair-whorl direction, handedness and hemispheric language dominance: Is there a common genetic basis of lateralization? Neuroimage. 2007; 35: 853-861.

Jansen A, Menke R, Sommer J, Forster AF, Bruchmann S, Hempleman J, Weber B, Knecht S. The assessment of hemispheric lateralization in functional MRI--robustness and reproducibility. Neuroimage. 2006; 33: 204-217.

Konrad C, Henningsen H, Jansen A, Knecht S. Comparing brain activation across groups with different motor abilities. J.Neurol. 2006; 253: 384-385.

Konrad C, Jansen A, Henningsen H, Sommer J, Turski PA, Brooks BR, Knecht S. Subcortical reorganization in amyotrophic lateral sclerosis. Exp.Brain Res. 2006; 172: 361-369.

Lohmann H, Ringelstein EB, Knecht S. Functional transcranial Doppler sonography. Front Neurol.Neurosci. 2006; 21: 251-260.

Ringelstein EB, Knecht S. [Blood pressure reduction to lower the risk of stroke.]. Dtsch.Med.Wochenschr. 2006; 131 Suppl 5: S135-S138.

Ringelstein EB, Knecht S. Cerebral small vessel diseases: manifestations in young women. Curr.Opin.Neurol. 2006; 19: 55-62.

Sommer J, Jansen A, Drager B, Steinstrater O, Breitenstein C, Deppe M, Knecht S. Transcranial magnetic stimulation--a sandwich coil design for a better sham. Clin.Neurophysiol. 2006; 117: 440-446.

Winter B, Breitenstein C, Mooren FC, Voelker K, Fobker M, Lechtermann A, Krueger K, Fromme A, Korsukewitz C, Floel A, Knecht S. High impact running improves learning. Neurobiol.Learn.Mem. 2006.


Prof. Dr. Stefan Knecht
Leiter der Nachwuchsforschergruppe