Unser Gehirn ist auf Töne geeicht - wissenschaft.de
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Gesellschaft+Psychologie

Unser Gehirn ist auf Töne geeicht

Tonreaktion
Reaktion des menschlichen Gehirns auf harmonischen Töne, bei atonalem Rauschen bleibt sie aus. (Bild: Conway lab/ NIH)

Ob der Tonfall eines Satzes oder die Melodie eines Musikstücks: Die Tonhöhe spielt für unsere Kommunikation eine wichtige Rolle – und unser Gehirn zeigt auf diese Tonqualität eine besonders ausgeprägte Reaktion. Aber wie ist dies bei unseren nächsten Verwandten, den Affen? Das haben Forscher nun in einem Vergleichstest von Menschen und Makaken untersucht – und deutliche Unterschiede festgestellt. Das Gehirn der Affen reagierte auf klare Töne nicht stärker als auf tonlose Geräusche der gleichen Frequenz. Den Affen scheint demnach unser ausgeprägter Sinn für Tonhöhen zu fehlen, schlussfolgern die Wissenschaftler.

Musik und Sprache leben von der Tonhöhe: Der Tonfall verrät, ob es sich bei einem Satz um eine Frage oder eine Aussage handelt und kommuniziert die Stimmung des Sprechenden. In der Musik trägt die Tonhöhe die Melodie und lässt Harmonien entstehen. Diese Ähnlichkeiten könnten, so vermuten viele Forscher, auf eine grundlegende Verwandtschaft unserer Musikalität mit der typischen menschlichen Sprachfähigkeit hindeuten. „Sprache und Musik enthalten harmonische Komponenten, die uns den Eindruck eines Tons vermitteln“, erklären Sam Norman-Haignere von der Columbia University in New York und seine Kollegen. Studien zeigen, dass wir Menschen Hirnareale besitzen, die besonders stark auf harmonische Töne reagieren – möglicherweise sind diese Hirnstrukturen auch eine der Voraussetzungen für unsere komplexe sprachliche Kommunikation.

Rauschen oder harmonische Töne

Aber wie ist dies im Fall unserer nächsten Verwandten – den Affen? Immerhin produzieren auch sie einfache Laute und können sogar gewisse Gesetzmäßigkeiten in Melodiefolgen erkennen, wie Studien mit Weißbüscheläffchen nahelegen. Norman-Haignere und sein Team haben nun untersucht, ob das Gehirn von Affen eine ähnliche ausgeprägte Vorliebe für tonale Klänge hat wie das des Menschen. Für ihr Experiment erzeugten die Forscher verschiedene Abfolgen von Klängen unterschiedlich hoher Frequenz. Einige dieser Akustikfolgen waren tonlos, ähnlich einem helleren oder dumpferen Rauschen, andere hatten die gleichen Grundfrequenzen, bestanden aber aus echten Tönen. Diese Teststücke spielten sie sowohl menschlichen Probanden als auch Makaken vor, während diese in einem Hirnscanner lagen. Mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) zeichneten die Wissenschaftler die Hirnaktivität ihrer tierischen und menschlichen Probanden während des Hörens auf.

Das Ergebnis: „In beiden Arten gab es eine jeweils spezifische Reaktion auf niedrige gegenüber höheren Frequenzen“, berichten Norman-Haignere und seine Kollegen. „Aber nur bei den Menschen beobachteten wir eine spezifische Reaktion auf die Töne.“ Während die Affen auf die Geräusch- und Ton-Varianten der Tests nahezu gleich schwach reagierten, sprach das Hörsystem im menschlichen Gehirn signifikant stärker auf die tonalen Klänge an. Die Bereiche erhöhter Hirnaktivität reichten bei ihnen weit über die primäre Hörrinde hinaus, wie die Hirnscans enthüllten. „Eine bestimmte Region in unseren Gehirnen hat demnach eine stärkere Vorliebe für Laute mit einer Tonhöhe als bei den Makaken“, erklärt Co-Autor Bevil Conway von den National Institutes of Health in Bethesda.

Reaktion blieb selbst bei Makakenrufen schwach

Allerdings bestanden die Töne in diesem ersten Test aus für die Makaken eher ungewohnten künstlichen Lautfolgen – möglicherweise hatte dies die Affen verwirrt. „Um dies zu überprüfen, haben wir die Reaktionen auf natürliche Lautäußerungen der Makaken gemessen“, erklären die Forscher. „Denn diese Rufe sind den Affen vertraut und sie sind tonal.“ Für ihren zweiten Test nutzten die Wissenschaftler einerseits die normalen, tonalen Rufe der Affen und als Gegentest eine nachbearbeitete Version dieser Rufe, bei der die harmonischen Frequenzen durch entsprechend gleich hohes Geräusch ersetzt wurde. „Die Affen zeigten diesmal zwar eine geringe Präferenz für die tonalen Versionen, aber der Unterschied zwischen der Ton- und der Geräusch-Variante war bei den Menschen viel größer“, berichtet Conway. „Die Menschen reagierten demnach sensibler auf die tonale Qualität der Makakenrufe als die Makaken selbst.“

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Nach Ansicht der Wissenschaftler spricht dies dafür, dass unser feiner Sinn für Tonlagen und Tonhöhen sich von dem der Affen unterscheidet. „Menschen sind gut darin, Veränderungen der Tonhöhe zu erkennen und sich an sie zu erinnern – eine Fähigkeit, die für Sprache und Musik essenziell ist“, sagen Norman-Haignere und seine Kollegen. „Nichtmenschliche Primate scheinen dagegen in diesem Bereich Schwierigkeiten zu haben.“ Die Forscher mutmaßen, dass diese Unterschiede sich möglicherweise entwickelt haben, als unsere Vorfahren begannen, ihre Sprache zu entwickeln. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Sprache und Musik die Art, wie wir Töne wahrnehmen, fundamental verändert haben“, so Conway.

Quelle: Sam Norman-Haignere (Columbia University, New York) et al., Nature Neuroscience, doi: 10.1038/s41593-019-0410-7

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