Der Ursprung der menschlichen Sprechfähigkeit gehört nach wie vor zu den umstrittensten Fragen der Neurowissenschaften. Die vorherrschenden Theorien – ob sie sich auf die Position des Kehlkopfs oder auf neurogenetische Anpassungen berufen – wurden zunehmend verworfen, und lange Zeit ging man davon aus, dass der wesentliche Teil der für das Sprechen zuständigen neuronalen Infrastruktur im frontalen Kortex, einschließlich des klassischen Broca-Areals, bereits in rudimentärer Form bei nichtmenschlichen Primaten vorhanden war. Dennoch bleibt die willentliche Beherrschung des Sprechens bis heute dem Menschen vorbehalten, ohne dass die derzeitigen Modelle dies erklären könnten.
Diese Arbeit stützt sich auf die Identifizierung eines einzigartigen anatomischen Merkmals im erwachsenen menschlichen Gehirn: des präfrontalen Operculums (PFO), einer Region, die sich in unmittelbarer Nähe und in medialer Position zum Broca-Areal befindet. Diese Struktur resultiert aus der Expansion des präfrontalen Kortex – insbesondere der Areale 9 und 10 –, die die anatomische Grenze zwischen präfrontalem und prämotorischem Kortex nach hinten verschiebt. Bei Altweltaffen, darunter Makaken und Paviane, verbleibt das frontale Operculum ausschließlich auf der Höhe des prämotorischen/motorischen Kortex, sodass diese präfrontale Ausdehnung fehlt. Das Ziel war zweifach: die anatomisch-funktionelle Organisation des PFO ausgehend von seiner globalen zerebralen Konnektivität zu charakterisieren und festzustellen, ob es beim Makaken ein Äquivalent besitzt.
Die Analyse der funktionellen Konnektivität beim Menschen zeigt, dass sich das PFO in zwei distinkte Regionen unterteilt, eine anteriore (aPFO) und eine posteriore (pPFO). Diese beiden Teilregionen interagieren stark miteinander, weisen jedoch auf der Ebene des gesamten Gehirns deutlich unterschiedliche Konnektivitätsprofile auf: Der posteriore Teil ist bevorzugt mit dem Sprachnetzwerk assoziiert, während sich der anteriore Teil dem Netzwerk der kognitiven Kontrolle zuordnen lässt. Diese Organisation legt nahe, dass das PFO eine wichtige Rolle bei der kognitiven Kontrolle des Sprechens spielt. Um mögliche Homologe bei nichtmenschlichen Primaten zu suchen, setzten die Forscher einen Ansatz des Abgleichs mittels Konnektivitätssignatur bei achtzehn Rhesusmakaken ein, die mittels funktioneller Ruhezustands-Magnetresonanztomographie unter Anästhesie untersucht wurden. Die Ergebnisse zeigen Ähnlichkeiten mit dem posterioren Teil des PFO auf, jedoch konnte kein Homolog des anterioren Teils im Gehirn des Makaken identifiziert werden.
Die Gesamtheit dieser Beobachtungen weist auf das Auftreten des aPFO als einen für die Hominiden spezifischen evolutionären Vorteil hin, der den modernen Sprechfähigkeiten zugrunde liegen könnte. Indem sie eine im Sprachnetzwerk verankerte Region von einer auf die kognitive Kontrolle ausgerichteten Region unterscheidet und zeigt, dass nur letztere ein Äquivalent beim Makaken findet, liefert diese Studie einen Beitrag zur Erklärung des spezifisch menschlichen Charakters der Sprechbeherrschung.