Biologische Grundlagen der menschlichen Sprachlernfähigkeit

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Artikulationsorgane

3. Evolution der Sprache

4. Anatomie und Funktionsweise des Gehirns

5. Hirnfunktionen und ihre Lokalisierung

6. Sprachzentren

7. Das mehrsprachige Gehirn

8. Genese des menschlichen Gehirns

9. Reifungsprozesse

10. Gedächtnis

11. Zusammenfassung

12. Literaturverzeichnis

1. Einleitung

Vom heutigen Forschungsstand aus gesehen ist die spezielle Kommunikationsform Sprache ausschließlich menschlich artspezifisch, denn nur der Mensch weist die biologischen Voraussetzungen dafür auf. Gemeint sind damit die Anatomie und Funktionsweise jener Organe, die beim Produzieren, Verstehen, Planen und Verarbeiten von sprachlichen Signalen aktiv werden. Das sind also nicht nur die peripheren schallerzeugenden bzw. schallregistrierenden Organe, wie z.B. Lunge, Rachen, Mund- und Nasenhöhle oder Ohr, sondern vor allem auch das Gehirn als zentrale Steuerungsinstanz dieses komplexen und komplizierten Vorganges. Natürlich ist auch die Gedächtnisfunktion für die Sprachfunktion von ganz entscheidender Bedeutung. Da die höheren Zentren des Zentralnervensystems durch die Steuerung des gesamten Körpers auch die nichtnervlichen Strukturen der Peripherie kontrollieren, besteht eine wechselseitige Beziehung zwischen Nervengeweben und anderen Körpergeweben. Wie die Verhaltens- und Entwicklungsforschung gezeigt hat, steht das Wachstum des Nervensystems in unmittelbarer Wechselwirkung mit dem Auftreten von Verhalten.^[1] Das menschliche Verhalten, zu dem auch die Sprache zählt, hängt also von den biologisch bedingten Leistungen des menschlichen Körpers ab. Knochen, Muskeln, Nerven und Verhalten bilden eine ‚organische Einheit’, welche die spezifischen biologischen Grundlagen der menschlichen Kommunikation determiniert.

Leider ist die Forschung bis heute nicht in der Lage, alle konkreten Einzelheiten des Phänomens Sprache zu erklären oder die aufgestellten Theorien empirisch zu belegen. Daher können diese Zusammenhänge nur mehr in groben Umrissen behandelt werden. Die zur Verfügung stehenden Daten bezüglich des Artikulationskanals, der Anatomie des Gehirns, der Funktionsweise von Neuronen, der Hirnfunktionen und ihrer Lokalisierung sowie einige Konzeptionen zum Aufbau und zur Funktionsweise des Gedächtnisses sollen im Folgenden kurz besprochen werden. Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß sich in jüngerer Zeit ein Umdenken hinsichtlich einiger dieser Konzeptionen angebahnt hat, worauf ich an gegebener Stelle eingehen werde.

2. Artikulationsorgane

Für die Schallproduktion der menschlichen Sprache bedarf es bestimmter anatomischer Voraussetzungen. Die spezifischen Sprachlaute hängen eng mit der Morphologie des Stimmtraktes zusammen. Dies ist im Hinblick auf die evolutionsgeschichtliche Entwicklung des Homo sapiens als auch in gewisser Weise auf die körperliche Entwicklung des Kindes zu sehen. Dabei ist neben der spezifischen Komplexität der Gesichtmuskulatur vor allem die Ausformung des Rachenraumes oberhalb des Kehlkopfes von Bedeutung. Die im Vergleich zu anderen Hominiden komplexere, differenziertere und komplizierter miteinander verflochtenere Mundwinkel- und Lippenmuskulatur des Menschen stellt eine beträchtliche Verbesserung der Mundmotilität dar. Die Anatomie und Form des Mundes ermöglicht sein schnelles und luftdichtes Verschließen sowie sein plötzliches, explosives Öffnen, welches neben der Kontrolle über die Atmung als Vorbedingung für sprachliche Artikulation gesehen werden kann. Die besondere Form des menschlichen Schädels, dessen Genese die gesamte Konfiguration der lautbildenden Strukturen beeinflußt hat, birgt eine phylogenetische Besonderheit bezüglich der Geometrie aller Resonanzräume sowie der Zungenmorphologie. Vergleicht man die Anatomie des Rachenraumes eines erwachsenen Menschen mit der von Primaten werden folgende Unterschiede besonders deutlich: Beim Menschen liegt der Kehlkopf tiefer, dadurch wird sein supralaryngaler Raum größer. Die Zungenwurzel befindet sich tief in der Senkrechten des supralaryngalen Raumes.^[2] Bei einem Neugeborenen dagegen soll die Ausformung dieses Raumes der von Primaten, prähistorischen Hominiden und anderen Säugetieren ähneln. Erst mit etwa neun bis zwölf Monaten werden sich die Grundzüge dieser Ausformung entsprechend entwickelt haben. Ab diesem Zeitpunkt fangen Kleinkinder an zu sprechen. Diese Ähnlichkeit wird jedoch inzwischen von einigen Forschern bestritten.^[3]

3. Evolution der Sprache

Die Fähigkeit des Menschen, Stimmlaute in der uns bekannten Weise zu manipulieren, scheint in einem Prozeß kontinuierlicher Entwicklung seit über einer Million Jahren entstanden zu sein. Überhaupt stellt Sprache ein so komplexes Verhaltensprogramm dar, daß es sich höchstwahrscheinlich nur über zahlreiche Zwischenstufen in einem millionenjährigen Prozeß entwickeln konnte. Dabei mußte diesem durch Zufall entstandenen Verhalten ein selektiver Vorteil innewohnen. Alle Vermutungen bezüglich dieser evolutiven Vorstufen der Sprachfähigkeit sind jedoch höchst spekulativ. Manche Wissenschaftler gehen davon aus, daß die menschliche Sprachfähigkeit als zunächst latente Disposition bestand, und ihr Erfolg für die Spezies erst auf der Basis institutionalisierter Sprachen zum Tragen kam, also im Rahmen der kulturellen und nicht der biologischen Evolution.^[4] Da die Sprachfähigkeit jedoch aufs engste mit allgemeinen kognitiven Fähigkeiten verbunden ist, muß die Sprachevolution jedenfalls an die Kognitionsevolution des Menschen gekoppelt gewesen sein.

Erste Anfänge für sprachliche Kommunikation lassen sich für die Epoche des Homo habilis annehmen. Die evolutionsgeschichtliche Ausprägung zur Sprachfähigkeit in unserem Sinne hat sich vermutlich gegen Ende der Epoche des Homo erectus vor etwa 350.000 Jahren vollzogen. Seit etwa 40.000 Jahren ist allerdings erst mit einer konkreten, sich differenzierenden Sprachentwicklung zu rechnen.

Die Forschung geht aufgrund fossiler Daten davon aus, daß sich der Kehlkopf des Menschen im Zuge seiner Phylogenese nach unten verlagert hat und meinte lange Zeit, daß erst mit dem Homo sapiens der menschliche Vokaltrakt in seiner heute ausgeprägten Form aufgetreten sei. Ältere Studien, welche versuchten, die Anatomie des Vokaltraktes von Neandertalern aufgrund der fossilen Artefakte zu rekonstruieren, gingen davon aus, daß der supralaryngale Raum des Neandertalers von dem des modernen Menschen noch sehr verschieden gewesen sein soll. Zwar wurde aufgrund seiner sozialen Leistungen bereits eine gewisse Sprachfähigkeit für den Neandertaler angenommen, doch sollte sich diese Sprache lautlich noch sehr von der uns bekannten Lautsprache unterschieden haben.^[5] Modernste archäologische Forschungen haben diese Schlußfolgerungen jedoch inzwischen widerlegt. In Bezug auf den oberen Respirationstrakt sprechen die Befunde deutlich für eine moderne menschliche supralaryngale Morphologie beim Neandertaler.^[6] Aufgrund der Anatomie kann demselben also nicht die menschliche Artikulationsfähigkeit abgesprochen werden. Wie die Struktur und Komplexität der Neandertalersprache beschaffen gewesen sein mag, kann jedoch aufgrund der archäologischen oder anthropologischen Daten verständlicherweise nicht nachgewiesen werden.

4. Anatomie und Funktionsweise des Gehirns

Die anfangs dargestellte Wechselwirkung von peripherer und Gehirnfunktion soll nunmehr etwas konkreter betrachtet werden. Die klinischen Daten der Aphasieforschung zeigen, daß bei gewissen Störungen der Peripherie und der damit verhinderten Möglichkeit zur akustischen Wahrnehmung oder Artikulation trotzdem Sprache erworben werden kann, während Schäden an der Gehirnstruktur den Spracherwerb deutlicher beeinträchtigen können.

Die Gehirnfunktion scheint also für das Erlernen von Sprache grundlegender zu sein als die peripheren Funktionen. Inwiefern die phylogenetische Geschichte der Gehirnstruktur die Entwicklung des menschlichen (Sprach)Verhaltens beeinflußt hat, kann leider nicht mit empirischen Daten belegt werden, die die Ursache und Wirkung dieser Beziehung offen legten. Zwar unterscheidet sich das menschliche Gehirn sehr deutlich von dem jedes anderen Lebewesens, aber es liegen keine ausreichenden Kenntnisse der physiologischen Bedeutung morphologischer Variation im Gehirn vor.

Das menschliche Gehirn als Teil des zentralen Nervensystems besteht, wie bei allen Wirbeltieren, aus dem Groß- und dem Kleinhirn. Anatomisch bestehen beide (grob gesehen) aus zwei Hemisphären, die wiederum in verschiedene Lappen unterteilt sind. Zwischen den beiden Großhirnhemisphären befindet sich eine tiefe Furche, die nach unten durch das Corpus Callosum abgeschlossen ist, über welches sich die Hemisphären gegenseitig Signale senden und so ihre Wirkungen aufeinander abstimmen. Der Umgang mit Sprache wird anscheinend über das Großhirn gesteuert, welches der stammesgeschichtlich jüngere Teil zu sein scheint und bei den höheren Lebewesen zunehmend größer ausgebildet ist. Doch auch das Kleinhirn hat sich während der gesamten Wirbeltierevolution entsprechend vergrößert. Im Verhältnis zu seiner Körpergröße besitzt der Mensch ein relativ großes Gehirn. Das ist eines der auffallendsten äußerlichen Merkmale des menschlichen Gehirns, zusammen mit dem damit verbundenen Gewicht und der starken Furchung der Oberfläche.

Die Organisation des gesamten zentralen Nervensystems ist höchst spezifisch. Es besteht aus einem ungeheuer komplexen Netzwerk von Nervenzellen. In seinem Gewebe sind etwa 100 Milliarden Nervenzellen, die Neuronen, mit deren Hilfe die Informationsverarbeitung erfolgt, dicht eingebettet. Die Struktur eines Neurons besteht aus dem Zellkörper (Soma) als Kern und vielzähligen Verästelungen. Dabei werden zwei Arten von faserigen Verästelungen unterschieden: die zahlreichen Dendriten, die Impulse aufnehmen sowie das Axon, das sie über seine vielen Verzweigungen wieder abgibt. Über diese Nervenfasern sind die Neuronen mannigfaltig, aber selektiv, miteinander verknüpft und geben als organische Strukturen den Informationsfluß im Gehirn weiter. Obwohl es verschiedene Arten von Neuronen gibt, so scheint ihr Verhalten doch im wesentlichen gleich zu sein, d. h. sie erzeugen elektrische Signale und senden diese über ihr Axon an die Dendriten oder das Soma der mit ihnen verknüpften Nervenzellen. Der Kontakt zwischen den Neuronen erfolgt über die knöpfchenartigen Synapsenendkolben der Nervenfasern, die zur Oberfläche des Soma und der Dendriten führen. Dabei wird jedoch die Oberfläche der Nervenzellen nicht direkt berührt, es bleibt ein winziger Spalt offen. Dieser gesamte Apparat aus Endkolben, Spalt und angrenzender Neuronenoberfläche wird Synapse genannt, und stellt die strukturelle Basis der Nervenkommunikation dar. Dieser Vorgang wird ‚Feuern’ genannt: die elektrotonischen Potenziale der Neuronen werden impulsartig über das Axon entladen. Die elektrische Ladung wird durch chemische Transmitter, die in den Synapsenspalt freigesetzt werden, auf die Oberfläche des Soma oder der Dendriten übertragen. Neuronen haben durchschnittlich etwa 100 bis 1000 synaptische Kontaktstellen. Die Stärke der Entladungen ist durch spezielle Inhibitionsmechanismen modifizierbar, die Nachrichten werden somit ‚kodiert’. Impulse, die von stärkeren Reizen herrühren, signalisieren ihre Intensität durch eine entsprechend höhere Frequenz. Ein sinnvoller Funktionsablauf entsteht dabei wahrscheinlich durch die hochkomplexe neuronale Organisation in verschiedenste spezifische Zellverbände in den Kern- und Rindenstrukturen des Gehirns, so daß sich Signale in selektiver Weise ausbreiten können. Die Großhirnrinde weist viele histologisch differenzierte Zentren auf, die genauen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Zentren und verschiedenen Funktionen sind jedoch noch nicht ausreichend bekannt.

In der phylogenetischen Entwicklung hat mit der Zunahme des Gehirnvolumens eine Abnahme der Zelldichte der Großhirnrinde bei gleichzeitiger Zunahme der Länge und Anzahl der Dendriten und der damit verbundenen axodendritischen Synapsen stattgefunden. Die ontogenetische Entwicklung eines Mensches weist in dieser Hinsicht gewisse Ähnlichkeiten auf, da bei Hirnwachstum und Lernvorgängen ebensolche Vorgänge stattfinden.

5. Hirnfunktionen und ihre Lokalisierung

Als Hirnfunktionen werden die verschiedenen Leistungsbereiche der Aufarbeitung und Koordinierung von Sinneseindrücken bezeichnet. Sie betreffen die sensorischen, motorischen und vegetativen Leistungen sowie die sogenannten integrativen Funktionen, zu denen u.a. der Schlaf-Wach-Zyklus, das Bewußtsein, das Gedächtnis sowie die Sprache gehören. Die Forschung ging davon aus, daß diese Funktionen von gesonderten Nervenarealen gesteuert werden, welche bei vielen Menschen im gleichen Hirnbereich lokalisiert sein sollen.

Bisher konnten jedoch nur wenige einzigartige histologische Zentren entsprechenden einzigartigen sensorischen oder motorischen Rollen zugeordnet werden. Es scheint so, als wären zumindest die meisten dieser Zentren nicht nur für jeweils eine Funktion zuständig, und einzelne Funktionen scheinen ebenfalls von mehreren Zentren abhängig zu sein.

Durch stimulierende Ströme konnte ein streifenförmiger Großhirnrindenbereich entlang der sogenannten Rolandischen Fissur lokalisiert werden, der als motorische Rinde bekannt geworden ist. Darin sind die jeweiligen Bezirke für die motorische Kontrolle der einzelnen Körperglieder aufgezeigt worden. Diejenigen Bezirke, welche die Motorik für das Gesicht und die Zunge repräsentieren, sind auffällig größer als die meisten anderen. Diese Struktur ermöglicht die vielen Feinbewegungen sowie die Feinheiten des Ausdrucks, die für Sprechen, Mimik und Gestik benötigt werden, um in der uns bekannten Weise kommunizieren zu können. Doch auch das Kleinhirn spielt bei der Kontrolle solcher komplexen und feinen Bewegungen eine wesentliche Rolle.^[7]

[...]

^[1] vergl. Lenneberg 1972

^[2] Lenneberg (1972) vergleicht die Morphologie des menschlichen Stimmapparates, incl. der gesamten Gesichtsmuskulatur, des Gebisses, der Epiglottis und des Kehlkopfes sowie der Physiologie der Innervation und der Strukturen der Bewegungskoordination, mit dem anderer Hominiden bezüglich ihrer Auswirkungen auf die Phonation, wobei jedoch nicht jeder strukturelle Unterschied des menschlichen Traktes als biologischer Vorteil für die Artspezifität menschlicher Sprache gesehen werden kann. Die für die Artikulation bedeutsamsten Unterschiede scheinen mir die im Text beschriebenen zu sein, v.a. die von Brandt (2000) und Wode (1993) angeführte Ausformung des supralaryngalen Raumes.

^[3] vergl. Brandt 2000

^[4] vergl. Bierwisch 1992

^[5] vergl. Lieberman 1984

^[6] vergl. Brandt 2000

^[7] Eccles (1979) berichtet über die Beziehung zwischen Kleinhirn und motorischer Kontrolle anhand von Symptomen von Kleinhirnläsionen bei Tieren und Menschen. Er kommt zu dem Schluß, daß die starke Entwicklung des Kleinhirns in der Evolution des Menschen (zusammen mit dem Großhirn als gekoppelter Evolutionsprozeß) seine motorischen Fertigkeiten und, damit verbunden, seine Sprachfähigkeit ermöglichte.