外部神经刺激可以增强健康人的复杂认知能力

　　中国话，尤其是普通话对于母语为英语的人来说，学起来那是相当的有挑战。因为我们中国语言博大精深，不仅存在同音不同字、不同义，而且还标配“声调”，如：撸炉鲁路。当然，对于成年人来说，现在才开始学习任何一门新的语言，都比较有难度。但还是有方法的。近日，加州大学旧金山分校（UCSF）开发了一种简单的类似耳塞的装置，它在不知不觉中刺激了通向大脑的关键神经，显著提高了佩戴者学习新语言的听说能力。该研究近日已发表在Nature子刊《npj Science of Learning》上。在动物模型中，刺激迷走神经已被证明可以使成年动物感官感知系统趋于可塑性。在这项新研究中，研究人员利用精确的时间匹配、无创性刺激迷走神经（将大脑与身体其他部分连接的12条颅神经中最长的神经）的方式显著提升了母语为英语的人分辨普通话声调的能力。

　　图片来源：npj Science of Learning此外，刺激迷走神经使受试者能够以2倍的速度学会普通话的声调。

　　图片来源：Leonard Lab这款小设备由UCSF神经外科系和Weill神经科学研究所的助理教授Matthew Leonard团队开发。该研究团队表示，这项研究首次证实外部神经刺激可以增强健康人的复杂认知能力，比如学习语言。研究人员使用了一种名为经皮迷走神经刺激（tVNS）的无创技术，即在外耳放置一个小型刺激器，利用不可见电脉冲刺激迷走神经附近以将其激活。

　　图片来源：Leonard Lab在研究中，研究团队招募了36名母语为英语的成年人，并训练他们识别普通话自然语音的四个声调，然后使用声音大脑实验室开发的一组任务来研究语言学习的神经生物学过程。穿戴与两个普通话声调（通常对英语母语者比较容易）配对的无感知tVNS设备的受试者在学习区分这些声调时得到了快速提升。在训练最后，与穿戴tVNS但神经没有接受刺激的对照组相比，这些受试者在分辨声调方面平均提升13%，达到最优水平的速度为对照组的2倍。该研究共同通讯作者、匹兹堡大学声音大脑实验室负责人Bharath Chandrasekaran教授说：“普遍观点认为人在成年后很难掌握新语言的发音模式，但我们的研究历史性地表明并非每个人都如此。在这项研究中，我们发现，tVNS能比其他干预手段更好地降低个体差异。”Leonard补充说：“这种方法可能会平衡个体间语言学习能力的自然差异。通常，人们往往会因学习语言时的困难而丧失信心，但如果一个人能在第一次学习后得到13％至15％的成绩提升，也许他们会更愿意继续学习。”现在，研究人员正在测试更长时间使用tVNS进行训练是否会影响受试者学习区分对英语母语者来说更难的两个声调。在目前的研究中，受试者在这方面没有得到显著提升。几十年来，刺激迷走神经一直被用于治疗癫痫。直到最近几年，研究人员发现这种方法对从抑郁症到炎症性疾病等一系列广泛疾病的治疗都有益处，尽管这些益处的确切机制仍不清楚。但这些发现中的大多数都是采用侵入性的刺激方式，包括在胸部植入脉冲发生器。相比之下，使用简单的无创迷走神经刺激来显著提升学习能力的方法有助于带来更经济更安全的临床和商业应用。研究人员猜测，tVNS通过广泛增强大脑区域的神经递质信号来暂时提升对听觉刺激的注意力，从而提升了学习能力。研究人员表示，还需要更多的研究来验证这一机制。Chandrasekaran说：“我们以一种完全无创且安全的方式证实了强大的学习效果，这有可能使该技术扩展到更广泛的消费和医疗应用领域，比如中风后的康复。我们的下一步工作是弄清楚潜在的神经机制并建立最大化大脑可塑性的理想刺激参数。我们将tVNS视为能够促进脑损伤后恢复的有力工具。”该研究由美国国防部高级研究计划局的神经可塑性项目资助。

　　论文链接：

　　https://www.nature.com/articles/s41539-020-0070-0

　　来源：中国生物技术网 2020-08-17