Neue Forschungsergebnisse haben spezifische Hirnregionen aufgedeckt, die für die Synchronisation von Atmung und Sprache während natürlicher Gespräche zuständig sind. Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT)-Studien zeigen, dass respiratorische Spitzen etwa 200 Millisekunden vor dem Beginn der Sprache auftreten, was auf eine bewusste Kontrolle der Atmung zur Vorbereitung auf das Sprechen hindeutet.
Die Studie identifizierte signifikante Aktivierungen im Sulcus postcentralis, Hirnstamm und Kleinhirn bei Vergleichen von Atemspitzen vor dem Sprechen mit solchen, die nicht mit Sprache verbunden waren. Diese Bereiche sind entscheidend für die Regulierung der Atmung und die Koordination von Bewegungen. Der Sulcus postcentralis unterstützt die Verarbeitung sensorischer Informationen von den Atemmuskeln bei bewusster Atmung. Der Hirnstamm steuert automatische Atemrhythmen und integriert Signale für den Gasaustausch, während das Kleinhirn sowohl mit dem Hirnstamm als auch mit kortikalen Bereichen verbunden ist, um die motorische Kontrolle zu koordinieren.
Diese Erkenntnisse unterstreichen das komplexe Zusammenspiel verschiedener Hirnareale, die die Atmung für die Sprache steuern. Dieses Netzwerk hilft, automatische Atemmuster zu überwinden, um die für das Sprechen notwendige willentliche Kontrolle zu ermöglichen. Die Forschung baut auf früheren Studien auf, die den motorischen Kortex, den supplementären motorischen Kortex und den prämotorischen Kortex mit der willentlichen Atemkontrolle in Verbindung brachten. Der Insuläre Kortex spielt ebenfalls eine Rolle bei der Verarbeitung von Atemsignalen und verbindet sich mit Sprachmotorik-Regionen.
Das Verständnis, wie das Gehirn Atmung und Sprache koordiniert, ist entscheidend für Modelle der Zusammenarbeit von Sinnen und Bewegungen. Dieses Wissen könnte auch bei der Entwicklung von Behandlungen für Sprach- und Atemstörungen von Nutzen sein. Die Studie wurde 2019 im Fachjournal Nature Neuroscience veröffentlicht. Zusätzliche Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Hirnstamm, insbesondere der prä-Bötzinger-Komplex, eine Schlüsselrolle bei der Steuerung des Atemrhythmus spielt und die Stimmgebung durch hemmende Signale beeinflusst, um die Atmung über die Sprachproduktion zu stellen. Das Kleinhirn ist ebenfalls an der Feinabstimmung von Bewegungen und der Sprachverarbeitung beteiligt, was auf eine tiefgreifende Integration von Atmung und Sprache hindeutet. Die Insula wird mit der motorischen Kontrolle der Sprachproduktion und der Verarbeitung von Atemsignalen in Verbindung gebracht, was die Komplexität des Netzwerks weiter unterstreicht.