就像音乐家通过训练更有效地识别微妙的音调差异一样，哺乳动物也可以通过练习来提高听觉、视觉和其他感官的技能。这种改进被称为感知学习，最近的一项小鼠研究表明，通过刺激连接大脑与身体几乎所有器官的关键神经，可能会进一步增强这种改进。
与音乐家提高识别细微音调变化的能力相似，哺乳动物可以通过练习来提升对听觉和视觉等感官的解读。这种提升被称为感知学习，依据一项新的小鼠研究，这种提升可能通过激活一个重要的神经来促进，该神经将大脑与身体几乎每个器官相连接。
这项由纽约大学朗格尼健康中心的科学家进行的研究重点关注迷走神经，该神经负责在大脑和各种器官之间传递信号，包括心脏和消化系统。研究人员一直在探索对该神经施加轻微电脉冲，以解决广泛的问题，如癫痫、抑郁症、创伤后应激障碍和听力问题。然而，结果一直不一致，增强听力的确切机制直到现在仍不清楚。
为了研究迷走神经刺激是否可以增强感知学习，研究团队训练了38只小鼠以区分音乐音调。最初，所有小鼠都显示出改善，随着时间的推移错误减少。然而，未接受处理的老鼠在约一周后达到停滞，而接受神经刺激的小鼠继续改善，在大多数测试中相较于刺激前表现减少10%的错误。此外，在最困难的评估中，音调关系密切的情况下，这些小鼠比其对应者少犯50%的错误。
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研究生凯瑟琳·马丁（Kathleen Martin）表示：“我们的结果表明，在训练期间刺激迷走神经可以帮助突破动物学习的极限，可能在人类中也适用。”
在研究的后续部分中，研究人员考察了迷走神经刺激对大脑的影响。结果显示，胆碱能基底前脑的活跃度增加，这对于注意力和记忆至关重要。当在神经刺激期间抑制该区域时，小鼠并未体验到任何额外的学习益处。
此外，研究团队发现该刺激增强了神经可塑性，这是一种重要过程，可以让脑细胞适应和形成记忆，特别是在听觉皮层，这是大脑的主要听觉处理区。这可能导致持久的细胞修改，使得在训练长时间后仍能保持新技能，马丁指出。
她指出，针对迷走神经以增强听力的有效性一直是专家们讨论的话题，早期在动物身上的研究未能显示出显著改善。
这项研究于9月16日在线发表于《自然神经科学》杂志，表明该方法确实有效，尽管结果的显现时间比研究人员预期的要长。马丁建议，这种延迟可能部分是由于所使用的电脉冲，可能会分散动物的注意力，动物可能需要一些时间适应这种感觉。
作者们认为，使用迷走神经刺激提高听力可能具有更广泛的意义，不仅限于改善音乐技能。感知学习对于习得新语言和适应人工耳蜗——旨在恢复听力的神经假体设备至关重要。重要的是，患者通常需要几个月来调整这些设备，许多人即使在使用多年后在对话中仍然遇到困难。
高级研究作者、博士罗伯特·弗罗姆克（Robert Froemke）表示：“这些发现强调了迷走神经刺激在加快人工耳蜗用户听力改善方面的潜力。通过增强感知学习，这种技术可以促进植入受者的交流，帮助他们发现接近的车辆，提高他们与周围环境的互动。”
弗罗姆克担任NYU格罗斯曼医学院神经科学与生理学系的斯基尔巴尔遗传学教授，他提到，当前用于激活迷走神经的电刺激设备体型小，仅几厘米，可以通过门诊手术植入。有些设备，如偏头痛缓解器，则更具非侵入性，仅需放置在脖子的皮肤上。
基于他们的发现，研究人员的下一步是测试迷走神经刺激对装有人工耳蜗的啮齿动物的影响，以确定是否增强其功能，弗罗姆克表示，他还是纽约大学耳鼻喉科-头颈外科系的教授。
弗罗姆克，同样是纽约大学朗格尼神经科学研究所的关联成员，警告说，由于人类的迷走神经比小鼠大且复杂得多，因此其刺激效果可能有所不同，需要在人体中进一步研究。
这项研究获得了美国国立卫生研究院DC012557资助，以及美国国防部和国家科学基金会的额外支持。
除了马丁和弗罗姆克，参与该研究的纽约大学朗格尼的其他研究人员包括：埃莱妮·帕帕多扬尼斯（Eleni Papadoyannis）、詹妮弗·斯基亚沃（Jennifer Schiavo）、萨巴·肖卡特·法代（Saba Shokat Fadaei）、哈本·伊萨（Habon Issa）、苏敏·宋（Soomin Song）和索非亚·奥雷·巴伦西亚（Sofia Orrey Valencia）。来自其他机构的共同研究人员包括：瑞士巴塞尔弗里德里希·米斯彻生物医学研究所的内西贝·特米兹（Nesibe Temiz）博士、德克萨斯州休斯顿的贝勒医学院的马修·麦金利（Matthew McGinley）博士，以及俄勒冈大学的戴维·麦考密克（David McCormick）博士。
