Wie unser Gehirn Zweisprachigkeit ermöglicht

Wer von klein auf mit mehr als einer Sprache aufgewachsen ist, kann meist mühelos zwischen den verschiedenen Muttersprachen wechseln. Aber wie und wo verarbietet das Gehirn die Bedeutungen der Wörter in den unterschiedlichen Sprachen? Frühere Hirnscan-Studien mit bilingualen Menschen haben bereits gezeigt, dass sich bei ihnen die Netzwerke im Gehirn, die beim Hören und Sprechen aktiv sind, für beide Sprachen überlappen.

„Diese Erkenntnisse geben jedoch keinen Aufschluss darüber, wie das Gehirn auf neuronaler Ebene einander entsprechende Konzepte der verschiedenen Sprachen miteinander in Beziehung setzt und dabei gleichzeitig eine funktionale Trennung aufrechterhält“, schreibt ein Team um Xinyuan Yan vom Baylor College of Medicine in Texas.

Echtzeit-Einblicke ins bilinguale Gehirn

Um diese Frage zu klären, sind Messungen innerhalb des Gehirns erforderlich – ein invasives Verfahren, das allein zu Forschungszwecken aus ethischen Gründen nicht gerechtfertigt ist. Die aktuelle Studie basiert deshalb auf Befunden von vier bilingualen Menschen, denen aufgrund schwerer Epilepsie Elektroden ins Gehirn implantiert wurden und die sich bereiterklärten, an Versuchen zur Zweisprachigkeit teilzunehmen. Alle Testpersonen sind von Kind an mit Englisch und Spanisch aufgewachsen und sprechen beide Sprachen fließend.

„Dies ist die allererste Studie, die untersucht, wie zweisprachige Gehirne auf der Ebene einzelner Neuronen funktionieren – und das in Echtzeit“, sagt Yan. Das Forschungsteam legte den Schwerpunkt ihrer Analysen auf den Hippocampus. Dieses Hirnareal ist das Gedächtniszentrum, kodiert aber auch die Bedeutungen von Wörtern neuronal. Während die Testpersonen Texte auf Englisch und Spanisch hörten, Sätze vorlasen und freie Gespräche führten, beobachteten Yan und ihre Kollegen, welche Hippocampus-Neuronen bei jedem einzelnen Wort aktiviert wurden und inwieweit diese Aktivierungsmuster mit denen der jeweils anderen Sprache übereinstimmten.

Andere Neuronen, ähnliche Muster

Dabei zeigte sich, dass nur ein kleiner Teil der Nervenzellen im Hippocampus in gleicher Weise reagierte, wenn die Teilnehmenden dasselbe Wort in verschiedenen Sprachen hörten oder aussprachen. Die meisten einzelnen Neuronen sind demnach sprachspezifisch. Doch auch wenn bei dem englischen Wort „dog“ andere Neuronen aktiv wurden als beim spanischen „perro“, was ebenfalls Hund bedeutet, zeigte sich ein vorhersagbares Muster: „Wörter mit ähnlicher Bedeutung rufen in beiden Sprachen ähnliche neuronale Reaktionsmuster hervor“, erklärt das Team.

Demnach ordnet das Gehirn die Wortbedeutungen auf einer neuronalen Karte an, auf der beispielsweise die Wörter „Hund“ und „Wolf“ nah beieinander liegen, während sich das semantisch weit entfernte Wort „Gabel“ auch auf der Karte in einer anderen Region befindet. Wie die Forschenden feststellten, ist diese Karte sprachübergreifend so konsistent, dass sie die Position eines Wortes auf Spanisch vorhersagen konnten, wenn sie die neuronale Codierung benachbarter Wörter sowie die englische Entsprechung kannten.

„Das Gehirn stützt sich nicht darauf, dass einzelne Neuronen einzelne Wörter übersetzen, sondern darauf, dass Gruppen von Neuronen ihre Aktivitäten so anpassen, dass sie für gleichbedeutende Wörter in beiden Sprachen ein ähnliches Muster erzeugen“, erklären Yan und ihre Kollegen.

Auslesung aus verschiedenen Perspektiven

Damit die Bedeutungen in den verschiedenen Sprachen trotz ähnlicher Muster klar voneinander getrennt bleiben, hat das Gehirn einen Trick entwickelt: „Jede Sprache greift über gedrehte neuronale Auslesachsen auf diesen gemeinsamen Bedeutungsraum zu“ erklären die Forschenden. „Es ist, als würde man von einem anderen Fenster aus in einen Raum blicken. Alles darin ist gleich, aber die Perspektive ist eine andere. Dieser Unterschied in der Auslesung könnte dazu beitragen, sprachübergreifende Interferenzen zu verhindern.“

„Unsere Studie zeigt, dass das Gehirn darauf ausgelegt ist, mehrere Sprachen zu lernen“, sagt Yans Kollege Benjamin Hayden. „Sobald es die Beziehungen zwischen Wörtern kartiert hat, kann es dieselben Beziehungen sprachübergreifend anwenden.“ Das Forschungsteam verglich die Ergebnisse auch mit einem großen Sprachmodell namens mBERT, das darauf trainiert ist, mehr als 100 Sprachen zu verstehen. Dabei stellten sie fest, dass auch mBERT die Beziehungen zwischen Wörtern in einer sprachübergreifenden semantischen Karte abbildete, die der in unserem Hippocampus sehr ähnlich ist.

Quelle: Xinyuan Yan (Baylor College of Medicine, Houston, Texas) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2026.05.020