In einer beispiellosen neuen Studie in der Zeitschrift Zellberichte, Forscher haben gezeigt, dass bei der Verarbeitung des emotionalen Inhalts von Sprache Neurotransmitter im menschlichen Gehirn freigesetzt werden, was neue Erkenntnisse darüber liefert, wie Menschen die Bedeutung von Wörtern interpretieren.
Die von einem internationalen Team unter der Leitung von Wissenschaftlern der Virginia Tech durchgeführte Arbeit bietet ein tieferes Verständnis dafür, wie Sprache menschliche Entscheidungen und die psychische Gesundheit beeinflusst.
Unter der Leitung des Computerneurowissenschaftlers Read Montague, Professor am Fralin Biomedical Research Institute am VTC und Direktor des Center for Human Neuroscience Research des Instituts, stellt die Studie eine einzigartige Untersuchung dar, wie Neurotransmitter den emotionalen Inhalt von Sprache verarbeiten – – eine einzigartige menschliche Funktion.
Die Entdeckung, jetzt online und für die Ausgabe vom 28. Januar geplant Zellberichteschlägt eine Brücke zwischen dem Biologischen und dem Symbolischen und verknüpft neuronale Prozesse, die sich wahrscheinlich im Laufe der Äonen zum Überleben einer Vielzahl von Arten entwickelt haben, mit dem Reichtum menschlicher Kommunikation und Emotionen.
„Über Gehirnchemikalien wie Dopamin und Serotonin wird allgemein angenommen, dass sie Signale aussenden, die sich auf den positiven oder negativen Wert von Erfahrungen beziehen“, sagte Montague, Co-Korrespondent und Co-Senior-Autor der Studie. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Chemikalien in bestimmten Bereichen des Gehirns freigesetzt werden, wenn wir die emotionale Bedeutung von Wörtern verarbeiten. Im weiteren Sinne stützt unsere Forschung die Idee, dass die Gehirnsysteme, die sich entwickelt haben, uns dabei helfen, auf gute oder schlechte Dinge in unserer Umgebung zu reagieren.“ könnte auch eine Rolle dabei spielen, wie wir Wörter verarbeiten, die für unser Überleben ebenso wichtig sind.“
Die Forscher sind die ersten, die gleichzeitig die Freisetzung von Dopamin, Serotonin und Noradrenalin beim Menschen im Kontext der komplexen Gehirndynamik messen, die dahinter steckt, wie Menschen Sprache interpretieren und darauf reagieren.
„Der emotionale Inhalt von Wörtern wird über mehrere Sendersysteme hinweg geteilt, aber jedes System schwankt anders“, sagte Montague. „Es gibt keine einzelne Gehirnregion, die diese Aktivität verwaltet, und es ist nicht so einfach, dass eine Chemikalie eine Emotion repräsentiert.“
Neurochemische Messungen wurden bei Patienten durchgeführt, die sich einer Operation zur Tiefenhirnstimulation zur Behandlung des essentiellen Tremors oder zur chirurgischen Implantation von Elektroden zur Überwachung von Anfällen bei Epilepsiepatienten unterzogen. Die Eingriffe zielen auf deutlich unterschiedliche Hirnregionen ab – den Thalamus bzw. den anterioren cingulären Kortex.
Während emotional aufgeladene Wörter auf einem Bildschirm angezeigt wurden, wurden die Messungen mithilfe von Kohlefaserelektroden im Thalamus sowie herkömmlichen Platin-Iridium-Elektroden im anterioren cingulären Kortex durchgeführt.
Die Forscher fanden heraus, dass die Wörter – positiv, negativ oder neutral – die Freisetzung von Neurotransmittern modulieren. Durch die Messung der Subsekunden-Dynamik der Freisetzungen identifizierten sie unterschiedliche Muster, die mit dem emotionalen Ton, anatomischen Regionen und der beteiligten Gehirnhälfte zusammenhängen.
„Das überraschende Ergebnis kam vom Thalamus“, sagte William „Matt“ Howe, Assistenzprofessor an der School of Neuroscience des Virginia Tech College of Science. „Es wurde nicht angenommen, dass dieser Region eine Rolle bei der Verarbeitung von Sprache oder emotionalen Inhalten zukommt, wir konnten jedoch Veränderungen der Neurotransmitter als Reaktion auf emotionale Worte beobachten. Das deutet darauf hin, dass auch Gehirnregionen, die normalerweise nicht mit der Verarbeitung emotionaler oder sprachlicher Inhalte in Verbindung gebracht werden, möglicherweise noch davon betroffen sind.“ Informationen zum Beispiel könnten Teile des Gehirns, die für die Mobilisierung von Bewegungen verantwortlich sind, vom Zugang zu emotional bedeutsamen Informationen zur Verhaltenssteuerung profitieren.
Während die primäre Entdeckung am Menschen gemacht wurde, sorgte die Validierung in Tiermodellen für zusätzliches Vertrauen in die Ergebnisse.
Alec Hartle, Co-Erstautor der Studie und Doktorand der School of Neuroscience in Howes Labor, führte Experimente an Nagetiermodellen durch und verwendete dabei eine Technik namens Optogenetik, um die beim Menschen beobachteten Muster zu bestätigen. Durch die Verwendung von Licht zur Steuerung genetisch veränderter Zellen konnten Wissenschaftler die Funktionen bestimmter Neuronen und neuronaler Schaltkreise untersuchen.
„Was wir im menschlichen Gehirn beobachteten, war außergewöhnlich“, sagte Howe, Co-Korrespondent und Co-Senior-Autor der Studie. „Die Validierung an Tieren unterstützt und festigt die umfassenderen Auswirkungen dieser Neurotransmitter auf Entscheidungssysteme.“
Die neuen Erkenntnisse basieren auf einer kürzlich veröffentlichten Studie Natur menschliches Verhalten, in dem die Forschungsgruppe die Rolle von Dopamin und Serotonin im Sozialverhalten hervorhob.
„Während sich frühere Studien auf die Neurotransmission während der Entscheidungsfindung konzentrierten, erforscht diese Forschung etwas einzigartig Menschliches: den emotionalen Inhalt geschriebener Worte“, sagte Seth Batten, Erstautor der Studie und leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter am Montague-Labor. „Anders als Tiere können Menschen Wörter, ihren Kontext und ihre Bedeutung verstehen. Die Studie untersucht, wie Neurotransmittersysteme Wörter mit unterschiedlichem emotionalem Gewicht verarbeiten, was die Hypothese widerspiegelt, dass diese Systeme, die sich entwickelt haben, um uns am Leben zu erhalten, nun auch bei der Interpretation von Sprache helfen.“
Obwohl sich die Studie noch in einem frühen Stadium befindet, liegt ihre Bedeutung in ihrem grundlegenden Charakter und den Fragen, die sie für zukünftige Forschungen aufwirft.
Die in der Studie verwendeten Wörter wurden der Datenbank Affective Norms for English Words (ANEW) entnommen, die Wörter nach positiver, negativer oder neutraler emotionaler Wertigkeit bewertet.
