脑机启侦 | 迷走神经刺激可促进感知学习（10.16）

最新研究表明，刺激迷走神经可增强感知学习，使动物能够随着时间的推移更好地辨别细微的感官差异。

研究介绍

在这项研究中，经过训练以区分音调的小鼠在接受迷走神经刺激后，表现提升更多，超越了未受刺激小鼠所表现出的表现平台期。这种刺激激活了大脑中与注意力、记忆和神经可塑性相关的区域，这表明它可能会增强对新体验的适应能力。研究结果意味着，迷走神经刺激可能有助于人类提高基于感官的技能，包括适应耳蜗植入物。

就像音乐家可以通过训练更敏锐地区分音高的细微差别一样，哺乳动物也可以通过练习来提高其听觉、视觉和其他感官的解读能力。这一过程被称为感知学习，一项针对小鼠的新研究表明，通过激活连接大脑与身体几乎所有器官的主要神经，可以增强这一过程。

这项研究由纽约大学朗格尼医学中心的研究人员领导，研究重点是迷走神经，该神经负责在大脑与心脏、消化系统和其他器官之间传递信号。长期以来，专家们一直在探索通过轻度电脉冲靶向这一神经来治疗从癫痫、抑郁症到创伤后应激障碍和听力障碍等多种疾病。

然而，这些努力的结果喜忧参半，而且迄今为止，可能导致听力改善的基础机制仍不清楚。

研究方法

为了更仔细地研究迷走神经刺激是否能促进感知学习，研究团队训练了38只小鼠来区分音乐音调。起初，所有小鼠的表现都有所改善，随着时间的推移，它们犯的错误越来越少。然而，未接受治疗的小鼠在大约一周的训练后达到了最佳表现，而接受神经刺激的小鼠在这项任务上继续取得进步，在大多数测试中，它们的平均错误率比模拟前减少了约10%。此外，在这组小鼠中，在最具挑战性的评估（需要区分非常相似的音调）中，它们犯的错误是对照组小鼠的一半。

“我们的研究结果表明，在训练期间激活迷走神经可以突破动物（甚至可能是人类）所能学习和感知的极限。”该研究的主要作者、纽约大学格罗斯曼医学院神经科学研究所的研究生凯瑟琳·马丁表示。

在研究的第二部，研究人员评估了迷走神经刺激影响大脑的情形。结果表明，该技术增强了胆碱能基底前脑的活动，该区域与注意力和记忆有关。当研究团队在神经激活期间抑制这一区域时，小鼠没有获得额外的学习益处。

此外，迷走神经刺激增加了听觉皮层（大脑的主要听觉中心）的神经可塑性，即脑细胞变得更能够适应新体验并形成记忆的过程。马丁说，这可以导致长期的细胞变化，使新技能在训练发生后仍能持久。

马丁指出，之前专家们在通过刺激迷走神经来提高听力方面一直存在争议，因为过去在动物身上的研究未能显示出显著改善。

研究未来

尽管结果的出现比研究人员最初预期的要慢，但该方法确实有效。马丁补充道，这种延迟可能部分是因为该技术中使用的电脉冲会分散测试动物的注意力，它们可能需要时间来适应这种感觉。

作者指出，使用迷走神经刺激来增强听力具有远超最大化音乐能力的潜在应用。感知学习是理解新语言和适应耳蜗植入物（用于恢复听力的神经假肢工具）的关键组成部分。值得注意的是，患者通常需要数月时间才能适应这些设备，即使在使用多年后，许多人仍然在与对话作斗争。

“这些结果强调了迷走神经刺激在加速耳蜗植入物听力改善方面的潜力。通过促进感知学习，这种方法可能会使植入物接受者更容易与他人交流、听到接近的汽车声，并更有效地与周围的世界互动。”

弗罗姆克是纽约大学格罗斯曼医学院耳鼻咽喉头颈外科系的教授，他说，目前用于激活迷走神经的电刺激器设备只有几厘米大，可以通过门诊手术植入。有些设备（如用于缓解偏头痛的设备）甚至更具无创性，只需将其贴在颈部皮肤上即可。

弗罗姆克说，基于他们的发现，研究人员接下来计划在有耳蜗植入物的小鼠中测试迷走神经刺激，以观察它是否能改善其功能。由于人类的迷走神经比小鼠更大且更复杂，因此刺激它的效果可能会有所不同，需要在人类患者中进行进一步测试。

新闻来源：NYU Langone