Identifikation von neuromagnetischen Korrelaten verschiedener Stufen sprachlicher Verarbeitung mit der Technik der Magnetoenzephalographie; Grundlage für einen klinischen Einsatz des MEG zur Lokalisation sprachgebundener Aktivitäten im Rahmen der funktionellen Neuronavigation

Abstract

In mehreren Studien wurde bereits die Technik der Magnetoenzephalographie (MEG) eingesetzt, um die Sprachverarbeitung bei Gesunden zu erforschen. Der Großteil dieser Studien konzentrierte sich allerdings auf einen einzigen Schritt im Verarbeitungsprozess. Im Gegensatz dazu wurde in der vorliegenden Studie ein experimentelles Stimulationsparadigma zusammengestellt und getestet, mit dem in nur einer Messsitzung eine Vielzahl neuronaler Antworten, die verschiedene Teilprozesse sprachlicher Verarbeitung repräsentieren, mit der Technik des MEG identifiziert werden kann. Dieses Vorgehen erlaubt die Untersuchung der zeitlichen und räumlichen Beziehungen einzelner Hirnantworten zueinander. Zudem könnte ein Paradigma, das eine umfassende Darstellung sprachassoziierter neuronaler Aktivitäten innerhalb einer Messsitzung ermöglicht, in Zukunft zu einem nützlichen Werkzeug im Rahmen der funktionellen Neuronavigation werden. In den durchgeführten Experimenten wurden 16 gesunde Probanden (8 Männer, 8 Frauen) mit dem neu konzipierten Stimulationsparadigma in einem 151-Kanal MEG-System untersucht. Hierbei konnten zahlreiche biomagnetische Hirnantworten identifiziert werden, die umschriebene Schritte im Sprachverarbeitungsprozess repräsentieren. So wurden Aktivitäten aufgezeichnet, welche die prälexikalische Verarbeitung, lexikalische Evaluationsprozesse, den Zugriff auf lexikalische Repräsentationen sowie die semantische und die syntaktische Verarbeitung von Wörtern und Sätzen abbilden. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass sich das hier verwendete Paradigma gut dazu eignet, sprachassoziierte neuronale Aktivitäten mit dem MEG zu identifizieren. Es ist somit prinzipiell gut für einen Einsatz im Rahmen der funktionellen Neuronavigation geeignet. Neben diesem klinischen Aspekt ließen sich durch die Tatsache, dass mehrere sprachliche Experimente bei derselben Gruppe von Probanden durchgeführt wurden, die gemessenen neuronalen Aktivitäten direkt zueinander in Beziehung setzen und sich so die raumzeitliche Dynamik der Sprachverarbeitung zusammenhängend darstellen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie eröffnen damit neue Einblicke in den Sprachverarbeitungsprozess.

Several previous studies used the technique of Magnetoencephalography (MEG) in order to investigate the processing of language in healthy subjects. The majority of these studies, however, focused on only one stage in processing. In contrast to these studies, we designed an experimental paradigm, which allows for the identification of a broad range of language-related neural activities in a single MEG-session. Such a paradigm makes it possible to explore the spatiotemporal relationship between the neural responses elicited at distinct stages in language processing in great detail. Moreover, a stimulation paradigm, which enables an investigator to identify many language-related activities in a single session with the MEG may in future become a useful tool for the presurgical testing of patients in the context of functional neuronavigation. 16 healthy volunteers (8 male, 8 female) were studied using a 151-channel MEG-system. We identified several neuromagnetic responses reflecting dissociable stages in language processing, i.e. prelexical processing, lexical evaluation, the access to lexical representations, and the semantic and syntactic processing of words and sentences. Taken together, the results of the conducted experiments suggest that the tested paradigm is reliable in identifying a broad range of language-related neural activities in a way that is well suitable for the application in functional neuronavigation. Besides that, our findings provide new insights into the course of language processing and, thus, contribute to a more comprehensive understanding of the spatiotemporal dynamics of language processing.