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Der neurodegenerativen Erkrankung Morbus Parkinson (MP) liegt der Zerfall von Neuronen in den Basalganglien (BG) zugrunde, der mitunter zu kognitiv-sprachlichen Einschränkungen führt. Dies betrifft beispielsweise die Lautstärkeproduktion und -wahrnehmung. Betroffene sprechen signifikant leiser und weisen eine verringerte Wahrnehmungsspanne für Lautstärke auf. Dieses Wahrnehmungsdefizit und die Tatsache, dass die BG die betroffene neurologische Struktur bei MP sind, lässt eine Beteiligung dieser bei der Lautstärkeverarbeitung von Gesunden vermuten.
Um die Rolle der BG bei der Lautstärkeverarbeitung zu untersuchen, wurde eine generalisierte lineare Modellanalyse durchgeführt. Anhand von fMRT-Daten von gesunden Proband*innen, erhoben von Erb et al. (2020), wurde nach linearen Regressionen zwischen den präsentierten Lautstärkewerten und dem BOLD-Signal in acht BG-Regionen gesucht. Hierfür wurden Daten von 63 Proband*innen im Alter zwischen 18 und 78 Jahren (Durchschnitt: 43,4 Jahre) genutzt.
Im linken und rechten Putamen angrenzend zum Globus pallidus pars externa war eine positive lineare Regression beobachtbar. Eine negative lineare Regression zeigte sich im Kopf des Nucleus caudatus beider Hemisphären.
Teile der BG scheinen somit möglicherweise eine Rolle bei der Verarbeitung von Lautstärke zu spielen. In Bezug auf MP besteht die Möglichkeit, dass ihre neuronale Degeneration mitursächlich für die Wahrnehmungseinschränkungen ist. Dies sowie der Einfluss dieses rezeptiven Lautstärkedefizits auf die produktiven sprachlichen Einschränkungen sollten Gegenstand zukünftiger Untersuchungen sein. Es ist gut möglich, dass die Ursache der produktiven Lautstärkedefizite nicht motorischer, sondern rezeptiver Natur ist. Dies hätte einen großen Einfluss auf künftige sprachtherapeutische Konzepte bei der Behandlung produktiver Sprachstörungen bei MP.
Seit den Anfängen empirisch-neurowissenschaftlicher Forschung gilt Sprachkompetenz zuvorderst als eine Leistung der Hirnrinde (Kortex), jedoch wurden v. a. im Zuge sich verbessernder bildgebender Verfahren aphasische Syndrome auch nach Läsionen subkortikaler Hirnregionen, insbesondere der Basalganglien und des Thalamus nachgewiesen. Diese Strukturen liegen in der Tiefe des Gehirns und kommunizieren über weit gefächerte Faserverbindungen mit dem Kortex. In erster Linie werden den Basalganglien senso-motorische Kontrollfunktionen zugewiesen. Dementsprechend werden diverse Erkrankungen, die durch Störungen physiologischer Bewegungsabläufe gekennzeichnet sind (z. B. Morbus Parkinson, Chorea Huntington), auf Funktionsdefekte dieser Strukturen zurückgeführt. Der Thalamus wird häufig als Relaisstation des Informationsaustauschs zwischen anatomisch entfernten Arealen des Nervensystems aufgefasst. Basalganglien und Thalamus werden jedoch auch darüber hinausgehende Funktionen, z. B. zur Bereitstellung, Aufrechterhaltung und Auslenkung von Aufmerksamkeit bei der Bearbeitung kognitiver Aufgaben zugesprochen. In der vorliegenden Arbeit wurde mit elektrophysiologischen Methoden untersucht, ob auf der Ebene von Thalamus und Basalganglien kognitive Sprachleistungen, spezifisch der syntaktischen und semantischen Verarbeitung nachgewiesen werden können und inwieweit sich eventuell subkortikale von kortikaler Sprachverarbeitung unterscheidet. Die Untersuchung spezieller Sprachfunktionen der Basalganglien und des Thalamus ist im Rahmen der operativen Behandlung bewegungsgestörter Patienten mit der sog. Tiefenhirnstimulation (DBS = engl. Deep Brain Stimulation) möglich. Hierbei werden Patienten mit Morbus Parkinson Stimulationselektroden in den Nucleus subthalamicus (STN) implantiert. Bei Patienten mit generalisierten Dystonien erfolgt die Implantation in den Globus pallidus internus (GPI) und bei Patienten mit essentiellem Tremor in den Nucleus ventralis intermedius (VIM). STN und GPI sind Kernareale der Basalganglien, der VIM ist Teil des motorischen Systems. Nach der Implantation besteht die Möglichkeit, direkt von diesen Elektroden elektroenzephalographische (EEG)-Signale abzuleiten und diese mit simultan abgeleiteten Oberflächen-EEG zu vergleichen. In dieser Arbeit wurden DBS-Patienten aus allen genannten Gruppen in Bezug auf Sprachverständnisleistungen untersucht. Neben der Präsentation korrekter Sätze hörten die Patienten Sätze mit syntaktischen oder semantischen Fehlern. In verschiedenen Studien wurden an der Skalp-Oberfläche EKP-Komponenten (EKP = ereigniskorrelierte Potentiale) beschrieben, welche mit der Verarbeitung solcher Fehler in Verbindung gebracht werden. So verursachen syntaktische Phrasenstrukturverletzungen eine frühe links-anteriore Negativierung (ELAN). Dieser Komponente folgt eine späte Positivierung (P600), die mit Reanalyse und Reparaturmechanismen in Verbindung gebracht wird. Semantische Verletzungen evozieren eine breite Negativierung um 400ms (N400). In den thalamischen Ableitungen wurden zwei zusätzliche syntaktische fehlerbezogene Komponenten gefunden, die (i) ~ 80ms nach der Skalp-ELAN und (ii) ~ 70ms vor der Skalp-P600 auftraten. Bei semantischen Verletzungen wurde im Thalamus ein fehlerbezogenes Potential nachgewiesen, welches weitgehend parallel mit dem am Skalp gefundenen Muster verläuft. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Studie folgt, dass der Thalamus spezifische Sprachfunktionen erfüllt. Komponenten, die Sprachverarbeitungsprozesse reflektieren, konnten in den Basalganglienstrukturen STN und GPI nicht identifiziert werden. Aufgrund der erhobenen Daten werden zwei getrennte Netzwerke für die Verarbeitung syntaktischer bzw. semantischer Fehler angenommen. In diesen Netzwerken scheint der Thalamus spezifische Aufgaben zu übernehmen. In einem ‚Syntaxnetzwerk’ kommunizieren frontale Hirnstrukturen unter Einbeziehung des Thalamus mit parietalen Hirnstrukturen. Dem Thalamus wurde eine Mediationsfunktion in der syntaktischen Reanalyse zugesprochen. In einem ‚Semantiknetzwerk’ waren keine eindeutig zuordenbaren Prozesse auf thalamischer Ebene nachweisbar. Es wurde eine unscharfe, jedoch aber spezifische Aktivierung des Thalamus über den gesamten Zeitraum der kortikalen semantischen Analyse gezeigt, welche als Integration verschiedener Analysemechanismen gewertet wurde.