神奇 “耳機(jī)”能刺激大腦神經(jīng)：改善記憶力，外語(yǔ)學(xué)習(xí)能力提升 13%

我們知道一句俗語(yǔ)叫做老狗難學(xué)新把戲。的確，多數(shù)成年人都會(huì)有這種感覺(jué)，學(xué)習(xí)新技能的能力遠(yuǎn)不如兒童，而這在語(yǔ)言學(xué)習(xí)上體現(xiàn)的尤為明顯。

先前的研究表明，幼兒學(xué)習(xí)一種新語(yǔ)言要比父母甚至年長(zhǎng)的兄弟姐妹容易得多。不過(guò)最近，一項(xiàng)新的研究提供了減少這一進(jìn)化障礙的解決方案。

通過(guò)對(duì)耳朵進(jìn)行細(xì)微、難以察覺(jué)的大腦刺激，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，與沒(méi)有刺激的成年人相比，成年人識(shí)別外語(yǔ)聲調(diào)的能力有所提高。即使終止這種刺激，這種記憶效應(yīng)也持續(xù)存在。

這種源自科幻小說(shuō)的大腦駭客行為可以幫助成年人克服大腦自身的局限性。

這項(xiàng)研究發(fā)表在 Science of Learning 上，作者解釋說(shuō)，造成在成長(zhǎng)后期的語(yǔ)言習(xí)得困難部分原因是，成年大腦不再具有相同的可塑性，或重塑其突觸網(wǎng)絡(luò)來(lái)接受新信息的能力，不再像我們童年時(shí)代所做的那樣。

論文鏈接：

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

“人類是優(yōu)秀的知覺(jué)學(xué)習(xí)者，”研究小組寫道，“但是，一個(gè)眾所周知值得注意的的例外是在成年期非母語(yǔ)的語(yǔ)言習(xí)得”。

這款小型刺激裝置可當(dāng)作簡(jiǎn)單的耳機(jī)佩戴，可以幫助成年人更好地學(xué)習(xí)新語(yǔ)言。

但是，最近的研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的刺激與行為刺激相結(jié)合，可以改善可塑性和記憶力。為了測(cè)試語(yǔ)言學(xué)習(xí)，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種小型外耳裝置，可通過(guò)無(wú)痛電脈沖無(wú)創(chuàng)地刺激參與者的經(jīng)皮迷走神經(jīng)（tVNS）。

為了測(cè)試經(jīng)皮迷走神經(jīng) tVNS 如何影響語(yǔ)言習(xí)得，研究人員招募了 36 個(gè)以英語(yǔ)為母語(yǔ)的成年人，讓他們聽并試圖識(shí)別四種不同的普通話音調(diào) - 對(duì)于不習(xí)慣聲調(diào)語(yǔ)言的英語(yǔ)使用者來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)任務(wù)尤其困難。

匹茲堡大學(xué)聲音大腦實(shí)驗(yàn)室的博士后研究員，這項(xiàng)研究的主要作者費(fèi)爾南多 · 拉諾斯（Fernando Llanos）說(shuō)，揭示 tVNS 在這一領(lǐng)域的效用可能對(duì)整個(gè)認(rèn)知學(xué)習(xí)的研究有益。

解釋說(shuō)：“證明無(wú)創(chuàng)性周圍神經(jīng)刺激可以使語(yǔ)言學(xué)習(xí)更容易，這有可能為改善認(rèn)知表現(xiàn)的廣泛領(lǐng)域的研究打開大門。”

實(shí)驗(yàn)方法：團(tuán)隊(duì)將 36 名參與者分為以下幾組

在聽兩種比較難的聲調(diào)的普通話時(shí)給予刺激；

聽兩種比較簡(jiǎn)單聲調(diào)的普通話時(shí)給予刺激；

對(duì)照組在沒(méi)有刺激的情況下聽音調(diào)。

所有組被要求聽并指認(rèn)他們聽到哪些音調(diào)。

通過(guò)從外耳發(fā)出的無(wú)痛電脈沖，該設(shè)備能夠刺激大腦的迷走神經(jīng)。

匹茲堡大學(xué)聲音實(shí)驗(yàn)室主任，該研究的合著者巴拉特 · 錢德拉塞卡蘭（Bharath Chandrasekaran）告訴 Inverse，從他們對(duì)普通話音調(diào)的測(cè)試中學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)也可以推廣到其他語(yǔ)言。 Chandrasekaran 說(shuō)：“普通話是一個(gè)很好的測(cè)試平臺(tái)，可以觀察刺激效果的具體程度，但是我們認(rèn)為，刺激效果應(yīng)該推廣到學(xué)習(xí)其他語(yǔ)言的聲音模式?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，在接受刺激時(shí)聽取較簡(jiǎn)單音調(diào)的參與者的識(shí)別表現(xiàn)優(yōu)于其他所有組，在識(shí)別音調(diào)方面平均比其他參與者提高 13%，并且他們的能力達(dá)到峰值的速度比對(duì)照組快兩倍。

有趣的是，與對(duì)照組相比，聽和識(shí)別帶較難音調(diào)的小組并沒(méi)有表現(xiàn)出非常明顯的改善。 加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)外科助理教授馬修 · 倫納德（Matthew Leonard）表示，這項(xiàng)研究的結(jié)果可以為具有不同語(yǔ)言能力的成年學(xué)習(xí)者提供一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。

“這種方法可能會(huì)消減競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中語(yǔ)言學(xué)習(xí)能力的天然差異?！?倫納德說(shuō)：“總的來(lái)說(shuō)，人們常常會(huì)因?yàn)檎Z(yǔ)言學(xué)習(xí)的難度而感到沮喪，但是如果能在第一節(jié)課后使某人學(xué)習(xí)效果提升 13% 至 15%，也許他們會(huì)更愿意繼續(xù)學(xué)習(xí)?！?研究人員還發(fā)現(xiàn)，即使在沒(méi)有刺激的情況下，“易調(diào)和刺激”測(cè)試組也能夠很好地識(shí)別出新的簡(jiǎn)單的音調(diào)語(yǔ)言，這表明這種方法具有廣泛推廣的強(qiáng)大潛力。

至于使這種情況發(fā)生在大腦中的原因，研究人員推測(cè)，這可能與暫時(shí)增強(qiáng)大腦大面積區(qū)域的注意力范圍有關(guān)，從而使新刺激的處理更加容易。當(dāng)然這需要進(jìn)行更多實(shí)驗(yàn)才能確定。

在進(jìn)行了進(jìn)一步的研究后，Chandrasekaran 告訴 Inverse，在未來(lái)的兩到五年內(nèi)，可能會(huì)有應(yīng)用產(chǎn)品上市提供給客戶，特別面向那些腦部受損的人。

“我們的下一步是了解潛在的神經(jīng)機(jī)制，并建立一套理想的刺激參數(shù)，以盡可能強(qiáng)化大腦的可塑性?！?Chandrasekaran 說(shuō)：“我們認(rèn)為 tVNS 是可以促進(jìn)腦損傷患者康復(fù)的有效工具?！?以下是論文摘要：

成年人在學(xué)習(xí)非母語(yǔ)語(yǔ)音時(shí)依舊吃力即使已經(jīng)接觸了好幾年。盡管基于實(shí)驗(yàn)室的訓(xùn)練方法可以提升學(xué)習(xí)效果，但對(duì)于成人來(lái)說(shuō)最優(yōu)的培訓(xùn)條件尚不清晰。迷走神經(jīng)刺激在動(dòng)物模型中已被證實(shí)能使成熟的感官知覺(jué)系統(tǒng)具備可塑性。精準(zhǔn)的時(shí)間匹配聽覺(jué)刺激可以高度特異性的增強(qiáng)聽覺(jué)皮層表現(xiàn)。在這里，我們檢查了知覺(jué)閾值以下經(jīng)皮迷走神經(jīng)刺激（tVNS）與非母語(yǔ)語(yǔ)音配對(duì)是否能增強(qiáng)成人的語(yǔ)音類別的學(xué)習(xí)。24 位英語(yǔ)母語(yǔ)的學(xué)習(xí)者被培訓(xùn)于識(shí)別非母語(yǔ)普通話音調(diào)識(shí)別。在兩組中，tVNS 與更容易或更難學(xué)習(xí)的音調(diào)類別配對(duì)。對(duì)照組未接受刺激，但遵循與干預(yù)組相同的閾值程序。我們發(fā)現(xiàn) tVNS 可以強(qiáng)有力地增強(qiáng)語(yǔ)音類別的學(xué)習(xí)，并保持正確的刺激 - 反應(yīng)聯(lián)想，但前提是刺激與易于學(xué)習(xí)的類別配對(duì)。這種效應(yīng)迅速出現(xiàn)且廣泛適用于新的案例，并且本質(zhì)上區(qū)別于百名無(wú)刺激學(xué)習(xí)者之間的天然差異性。訓(xùn)練前后記錄的腦電圖表明，沒(méi)有發(fā)現(xiàn) tVNS 誘導(dǎo)的聽覺(jué)感受器變化。這些結(jié)果表明，配對(duì)的 tVNS 會(huì)誘導(dǎo)一個(gè)極短時(shí)間的神經(jīng)調(diào)節(jié)信號(hào)，該信號(hào)選擇性地增強(qiáng)感知和記憶鞏固。