DREI SPRACHEN, EINE BEDEUTUNGSKARTE IM GEHIRN

Eine chinesische Leserin, ein englischer Zuhörer und ein französischer können derselben Geschichte folgen, obwohl ihre Sprachen fast keine Wörter teilen und Sätze anders anordnen. Irgendwo muss das Gehirn bewahren, was die Geschichte bedeutet. Yi Guo, Shuqiang Wang und Kollegen von den Shenzhen Institutes of Advanced Technology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und zwei Universitäten in Hongkong suchten in Hirnscans nach dieser gemeinsamen Grundlage.

Nicht dieselbe Aktivität, dieselben Abstände

Ihre Kernidee ist, Geometrie statt Aktivität zu vergleichen. Zwei Menschen oder zwei Sprachen können für denselben Satz unterschiedliche Muster der Hirnaktivität erzeugen. Man kann aber trotzdem fragen: Welche Passagen behandelt das Gehirn als nah beieinander und welche als weit voneinander entfernt? Wenn diese Beziehungen über Sprachen hinweg gelten, teilt das Gehirn eine gemeinsame Bedeutungskarte, auch wenn sich die Details unterscheiden.

227 Gehirne, drei Sprachen

Das Team analysierte vier öffentliche Datensätze funktioneller MRT-Aufzeichnungen neu, insgesamt 227 Teilnehmende:

• Erwachsene, die Der Kleine Prinz auf Englisch (49), Chinesisch (35) oder Französisch (28) hörten – drei getrennte Personengruppen;
• sechs chinesisch-englisch Zweisprachige, die Geschichten in beiden Sprachen lasen;
• zwölf Menschen, die Nachrichten auf Mandarin hörten, genutzt zum Vortraining des Systems;
• 97 französische Muttersprachler, die Passagen aus Alice im Wunderland hörten, als unabhängiger Test; 79 von ihnen hörten dieselben Passagen auch auf Englisch.

Sie bauten SemDecoder, einen Hirndecoder. Ein mehrsprachiges Sprachmodell schlägt mögliche nächste Wörter vor; die Hirnsignale entscheiden, welche behalten werden. Er gewann in allen drei Sprachen sinnvolle Inhalte zurück und schlug einen früheren Referenzdecoder bei jedem Maß und jedem Datensatz. Ein Beispiel aus dem Paper: Die Zeile „For me, it was like a spring of fresh water in the desert“ („Für mich war es wie eine Quelle frischen Wassers in der Wüste“) kam aus dem Gehirn als „Anymore, it was just like a rain of pure water in the desert“ („Nicht mehr, es war genau wie ein Regen reinen Wassers in der Wüste“) zurück. Auf Französisch kam ein Satz über ein Bild in „einem Buch über den Urwald“ als „ein Buch über den Schwarzwald“ zurück. Die wichtigsten Hirnregionen lagen in allen drei Sprachen in den Schläfenlappen beider Seiten.

Die gemeinsame Karte

Dann verglichen die Autoren die Geometrie. Zwei Gehirne zu vergleichen heißt zuerst, sie in einen gemeinsamen Rahmen zu bringen: Das ist die Ausrichtung, eine berechnete Drehung, die die treueste Entsprechung zwischen den Aktivitätsmustern der beiden Gruppen sucht, ohne anzunehmen, dass dieselben Stellen des Gehirns aufleuchten. Nach der Ausrichtung deckte sich die Anordnung der Ereignisse der Geschichte zwischen Chinesisch, Englisch und Französisch weitgehend. Anschließend bewerteten die Autoren jede Passage nach drei Bedeutungseigenschaften – wie konkret statt abstrakt sie ist, wie sehr sie von Menschen und Beziehungen handelt und wie emotional erregend sie ist – und suchten die Richtung auf der Hirnkarte, entlang der jede dieser Bewertungen steigt: Diese drei Richtungen zeigten in allen drei Sprachen in dieselbe Richtung. Passagen, die in einer Sprache weit auseinanderlagen, lagen meist auch in einer anderen weit auseinander. Die Übereinstimmung galt für einzelne Zuhörer und über die ganze Geschichte hinweg.

Sie war nicht im ganzen Gehirn gleich. Die sprachübergreifende Übereinstimmung war in Arealen nahe den Sinnen und der Bewegung am schwächsten und in höheren Assoziationsregionen am stärksten – jenen, die die Signale nicht direkt von Ohren oder Augen erhalten, sondern sie verknüpfen. Das untere Ende dieses Gradienten ist nicht erstaunlich: Ein chinesischer und ein französischer Satz teilen keinen einzigen Laut, und die Hörareale hören diesen Unterschied vor jeder Bedeutung, sodass Übereinstimmung erst weiter oben entstehen kann. Dieser Gradient folgte eng der bekannten Hauptorganisationsachse des Gehirns, die von sensorischen und motorischen Arealen zu den am stärksten integrierenden Regionen verläuft (Korrelation von 0,80 über 400 Hirnregionen). Die Autoren vermuten, dass diese höheren Regionen Beziehungen zwischen Bedeutungen speichern, die weniger von der Form einer einzelnen Sprache abhängen.

Eine Sprache lesen, die er nie gelernt hat

Der praktische Test war die Verallgemeinerung. Ein an einer Sprache trainierter Decoder funktionierte über dem Zufall bei einer anderen, die er nie gesehen hatte, in allen sechs Richtungen zwischen den drei Sprachen und auch bei Zweisprachigen. Ein an chinesischen Zuhörern trainierter Decoder erkannte besser als ein untrainiertes Netz, welche von zwölf Passagen französische Sprecher hörten – auf Französisch oder auf Englisch. Je stärker er sich auf die höheren Regionen stützte, desto besser verallgemeinerte er.

Schließlich verbesserte das Vortraining mit den anderen Sprachen das Decodieren bei jeder getesteten Datenmenge, wenn in der Zielsprache nur wenige Hirndaten verfügbar waren. Die Autoren verweisen auf eine Frage der Gerechtigkeit: Hirnaufzeichnungen sind nicht für jede Sprache gleich verfügbar, und das Borgen bei gut untersuchten Sprachen könnte den anderen helfen – auch wenn sie das nicht direkt getestet haben. Ihre Studie umfasst drei Sprachen; ob sich die gemeinsame Karte auf die volle Vielfalt menschlicher Sprachen erstreckt und wie sie sich mit der eigenen Erfahrung eines Menschen mit mehreren Sprachen verändert, bleibt offen.