神奇「耳機」能刺激大腦神經,改善記憶力,外語學習能力提升13%

2021-01-15 大數據文摘

大數據文摘出品

來源：inverse

編譯：zeroInfinity

我們知道一句俗語叫做老狗難學新把戲。的確，多數成年人都會有這種感覺，學習新技能的能力遠不如兒童，而這在語言學習上體現的尤為明顯。

先前的研究表明，幼兒學習一種新語言要比父母甚至年長的兄弟姐妹容易得多。不過最近，一項新的研究提供了減少這一進化障礙的解決方案。

通過對耳朵進行細微、難以察覺的大腦刺激，科學家發現，與沒有刺激的成年人相比，成年人識別外語聲調的能力有所提高。即使終止這種刺激，這種記憶效應也持續存在。

這種源自科幻小說的大腦駭客行為可以幫助成年人克服大腦自身的局限性。

這項研究發表在Science of Learning上，作者解釋說，造成在成長後期的語言習得困難部分原因是，成年大腦不再具有相同的可塑性，或重塑其突觸網絡來接受新信息的能力，不再像我們童年時代所做的那樣。

論文連結：

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

「人類是優秀的知覺學習者，」研究小組寫道，「但是，一個眾所周知值得注意的的例外是在成年期非母語的語言習得」。

這款小型刺激裝置可當作簡單的耳機佩戴，可以幫助成年人更好地學習新語言。

但是，最近的研究發現，對神經系統的刺激與行為刺激相結合，可以改善可塑性和記憶力。為了測試語言學習，該團隊設計了一種小型外耳裝置，可通過無痛電脈衝無創地刺激參與者的經皮迷走神經（tVNS）。

為了測試經皮迷走神經tVNS如何影響語言習得，研究人員招募了36個以英語為母語的成年人，讓他們聽並試圖識別四種不同的普通話音調-對於不習慣聲調語言的英語使用者來說，這項任務尤其困難。

匹茲堡大學聲音大腦實驗室的博士後研究員，這項研究的主要作者費爾南多·拉諾斯（Fernando Llanos）說，揭示tVNS在這一領域的效用可能對整個認知學習的研究有益。

解釋說：「證明無創性周圍神經刺激可以使語言學習更容易，這有可能為改善認知表現的廣泛領域的研究打開大門。」

實驗方法：團隊將36名參與者分為以下幾組

在聽兩種比較難的聲調的普通話時給與刺激；聽兩種比較簡單聲調的普通話時給與刺激；對照組在沒有刺激的情況下聽音調。

所有組被要求聽並指認他們聽到哪些音調。

通過從外耳發出的無痛電脈衝，該設備能夠刺激大腦的迷走神經。

匹茲堡大學聲音實驗室主任，該研究的合著者巴拉特·錢德拉塞卡蘭（Bharath Chandrasekaran）告訴Inverse，從他們對普通話音調的測試中學到的經驗也可以推廣到其他語言。

Chandrasekaran說：「普通話是一個很好的測試平臺，可以觀察刺激效果的具體程度，但是我們認為，刺激效果應該推廣到學習其他語言的聲音模式。」

研究人員發現，在接受刺激時聽取較簡單音調的參與者的識別表現優於其他所有組，在識別音調方面平均比其他參與者提高13％，並且他們的能力達到峰值的速度比對照組快兩倍。

有趣的是，與對照組相比，聽和識別帶較難音調的小組並沒有表現出非常明顯的改善。

加州大學舊金山分校神經外科助理教授馬修·倫納德（Matthew Leonard）表示，這項研究的結果可以為具有不同語言能力的成年學習者提供一個公平的競爭環境。

「這種方法可能會消減競爭環境中語言學習能力的天然差異。」 倫納德說：「總的來說，人們常常會因為語言學習的難度而感到沮喪，但是如果能在第一節課後使某人學習效果提升13％至15％，也許他們會更願意繼續學習。」

研究人員還發現，即使在沒有刺激的情況下，「易調和刺激」測試組也能夠很好地識別出新的簡單的音調語言，這表明這種方法具有廣泛推廣的強大潛力。

至於使這種情況發生在大腦中的原因，研究人員推測，這可能與暫時增強大腦大面積區域的注意力範圍有關，從而使新刺激的處理更加容易。當然這需要進行更多實驗才能確定。

在進行了進一步的研究後，Chandrasekaran告訴Inverse，在未來的兩到五年內，可能會有應用產品上市提供給客戶，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機制，並建立一套理想的刺激參數，以儘可能強化大腦的可塑性。」 Chandrasekaran說：「我們認為tVNS是可以促進腦損傷患者康復的有效工具。」

以下是論文摘要：

成年人在學習非母語語音時依舊吃力即使已經接觸了好幾年。儘管基於實驗室的訓練方法可以提升學習效果，但對於成人來說最優的培訓條件尚不清晰。迷走神經刺激在動物模型中已被證實能使成熟的感官知覺系統具備可塑性。精準的時間匹配聽覺刺激可以高度特異性的增強聽覺皮層表現。在這裡，我們檢查了知覺閾值以下經皮迷走神經刺激（tVNS）與非母語語音配對是否能增強成人的語音類別的學習。24位英語母語的學習者被培訓於識別非母語普通話音調識別。在兩組中，tVNS與更容易或更難學習的音調類別配對。對照組未接受刺激，但遵循與幹預組相同的閾值程序。我們發現tVNS可以強有力地增強語音類別的學習，並保持正確的刺激-反應聯想，但前提是刺激與易於學習的類別配對。這種效應迅速出現且廣泛適用於新的案例，並且本質上區別於百名無刺激學習者之間的天然差異性。訓練前後記錄的腦電圖表明，沒有發現tVNS誘導的聽覺感受器變化。這些結果表明，配對的tVNS會誘導一個極短時間的神經調節信號，該信號選擇性地增強感知和記憶鞏固。

論文連結：

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

相關報導：

https://www.inverse.com/innovation/neural-stimulation-language-device

相關焦點

  • 神奇「耳機」能刺激大腦神經，改善記憶力，外語學習能力提升13%
    通過對耳朵進行細微、難以察覺的大腦刺激，科學家發現，與沒有刺激的成年人相比，成年人識別外語聲調的能力有所提高。即使終止這種刺激，這種記憶效應也持續存在。 但是，最近的研究發現，對神經系統的刺激與行為刺激相結合，可以改善可塑性和記憶力。為了測試語言學習，該團隊設計了一種小型外耳裝置，可通過無痛電脈衝無創地刺激參與者的經皮迷走神經（tVNS）。
  • 老年人增強記憶力動動手指 能有效刺激大腦
    人到了一定的年紀，記憶力就會下降，很多老年人由於腦神經細胞的萎縮加上其他器官功能的衰退，對事物的記憶力大大降低，特別是瞬間記憶能力下降。那麼老年人怎麼增強記憶力呢？
  • 非侵入性神經刺激促進對外語聲音的學習
    匹茲堡大學和加州大學舊金山分校（UCSF）的神經科學家進行的新研究表明，在UCSF開發的一種簡單的類似耳塞的設備可以無形地刺激通向大腦的關鍵神經，可以顯著提高佩戴者學習新語言的能力，該設備也可能具有廣泛的應用，以促進其他類型的學習。
  • 學外語「神奇」！UCSF科學家開發一款無創「耳塞」，一次能提升13%的聽說能力
    當然，對於成年人來說，現在才開始學習任何一門新的語言，都比較有難度。但還是有方法的。近日，加州大學舊金山分校（UCSF）開發了一種簡單的類似耳塞的裝置，它在不知不覺中刺激了通向大腦的關鍵神經，顯著提高了佩戴者學習新語言的聽說能力。
  • 經常給孩子吃3物,補腦特厲害,改善記憶力,學習效率出奇高
    家長除了關心孩子的生長發育問題，也很關注孩子的教育問題，都希望自己的孩子有一個聰明的腦袋，取得好的學習成績，以後能考一個好的學校，找一份稱心的工作，所以很多家長在孩子小的時候就給他們報各種補習班，為了讓孩子能夠贏在起跑線，但是很多上了補習班的孩子，還不如沒上過補習班的孩子學習成績好，這是為什麼呢？
  • 怎樣改善孩子記憶力?
    RSHWHO 酪蛋白水解肽-激發你的大腦。神經遞質，你大腦中的化學信使把信號從一個神經元傳遞到下一個。最好的神經遞質製造來增強警覺、精力和注意力。RSHWHO 茶氨酸-提升學習記憶力。Yokogoshi等人在他們的另一些實驗中又確認了服用茶氨酸會直接影響與學習、記憶有關的腦內中樞神經遞質5-羥色胺的活性。
  • 學外語「神器」：科學家開發無創「耳塞」，提升13%的聽說能力
    在這項新研究中，研究人員利用精確的時間匹配、無創性刺激迷走神經（將大腦與身體其他部分連接的12條顱神經中最長的神經）的方式顯著提升了母語為英語的人分辨普通話聲調的能力。該研究團隊表示，這項研究首次證實外部神經刺激可以增強健康人的複雜認知能力，比如學習語言。研究人員使用了一種名為經皮迷走神經刺激（tVNS）的無創技術，即在外耳放置一個小型刺激器，利用不可見電脈衝刺激迷走神經附近以將其激活。
  • 微電流刺激能讓人變聰明?英研究稱可提高大腦學習記憶能力
    這項研究表明，用電流刺激大腦某個部位能夠提高學習能力據英國《每日郵報》1月29日報導，經顱直流刺激裝置（tDCS）是一種用於治療認知障礙的微電流刺激器。英國牛津大學的心理學家通過實驗發現，這種微電流裝置可以有效增強大腦的記憶力和學習能力。不過，如果使用不當或濫用該裝置，很可能會導致某些副作用或後遺症的產生。神經學專家羅伊·科恩·卡多什博士是該項研究方面的先鋒人物。他通過實驗發現，當使用經顱直流刺激裝置來刺激大腦頂葉部分時，人腦的記憶力、運算能力和解決問題能力都會得到不同程度的提高。
  • 中風患者的福音:刺激大腦神經或有助身體恢復
    原標題：中風患者的福音：刺激大腦神經或有助身體恢復 中風後會影響記憶力、活動能力和語言交流能力。 　　中新網8月20日電 據外媒19日報導，最新的一項研究顯示，刺激大腦主管運動部分的神經可能有助於改善中風後的恢復。
  • 神經調控技術——探索大腦的奧秘
    人類大腦可以說是最複雜的信息處理機器了，它能夠產生我們所有的喜怒哀樂，對大腦的研究始終是科學的最前沿。《最強大腦》無疑是近年來最具影響力的綜藝節目之一，各具特點的天才輪番上陣，曬出看家本領，展現超越你想像的神奇技能。《最強大腦》中表現最多的是計算能力、注意力、記憶力。其實，注意力、記憶力不是天生的，是可以後天訓練的。
  • 研究發現鍛鍊能迅速引發年輕人的神經元效應 改善記憶力和學習能力
    來源：cnBeta.COM據外媒報導，使用補充劑、節食方案、特殊的睡眠時間等來努力提高一個人的認知能力，是目前的一大趨勢。而一些努力主要是圍繞著服用各種物質。根據一項新的研究，年輕人進行鍛鍊可以迅速提高他們的記憶力和學習能力。
  • 電流刺激無助於改善老年人認知能力
    此前有研究證明大腦功能訓練疊加電流刺激有助於提升年輕人的認知能力，但新研究發現該訓練方式對老年人的認知能力提升不大。研究人員之一、澳大利亞昆士蘭大學教授保羅·杜克斯說，此前對年輕人的研究表明，將認知訓練與非侵入性腦刺激相結合，即在個體完成任務時將溫和的電流傳送至頭皮，可持續改善大腦功能。
  • 新科技：神經性耳機增強學習語言的能力
    你可能聽說過實時翻譯耳機，它們可以將口語實時翻譯成你選擇的語言。但是，如果有人製作了一對耳機，而且技術更進一步，在實際上幫助你更好地學習了新的語言，甚至在成年後你也可以戴上這種耳機學習新語言，你會對這種新科技感興趣嗎？
  • 新研究：電流刺激無助於改善老年人認知能力
    此前有研究證明大腦功能訓練疊加電流刺激有助於提升年輕人的認知能力，但新研究發現該訓練方式對老年人的認知能力提升不大。研究人員之一、澳大利亞昆士蘭大學教授保羅·杜克斯說，此前對年輕人的研究表明，將認知訓練與非侵入性腦刺激相結合——即在個體完成任務時將溫和的電流傳送至頭皮，可持續改善大腦功能。
  • 外語難學?結合這4個大腦學習規律,提升外語學習和複習效率!
    與此相關，內容恰當的考試與測驗，同樣能強化記憶痕跡，提高學習表現。心理學和腦科學研究中把這種因為考試或測驗而帶來的記憶強化和學習提升稱為測試效應（testingeffect）。換言之，提取練習和測試有助於學習，而且它們對學習的助推作用往往比重複學習更大。
  • 戴上這種神經刺激耳塞,學習第二語言 so easy
    近日，加州大學舊金山分校威爾神經科學研究所神經外科學系助理教授 Matthew Leonard 博士和他的同事們開發出了一種類似耳塞的電極，能夠不知不覺地刺激通向大腦的關鍵神經，可以顯著提高佩戴者學習新語言語音的能力。此外，這種裝置在促進其他類型的學習方面也有廣泛的應用。
  • 教學研究| 外語能力與音樂介質相關性的國際研究綜述
    Maess et al.（2001）採用腦磁成像法（MEG），Patel（2003）依據神經影像數據和認知理論，先後證實大腦左半球的語言中樞布羅卡氏區（Broca's area）不但對語言的句法功能起決定性作用，而且直接影響感知音樂（和聲）能力與音樂句法的處理能力。
  • 刺激大腦發育,開發大腦,你也可以
    所以，大家不要輕信單一的方法就可以開發我們的大腦，或者讓我們達到一個多麼神奇的效果，只有經過持之以恆、以及科學性、指向性的訓練產生的結果才是有效的。同時，宣稱單一開發右腦或者誇大右腦的言論都是謬誤的。大腦是一個有機的整體，任何一個動作或行為觸發的都是左右腦的共同運動，並不存在單一的右腦開發。
  • 沒有最強大腦,怎麼訓練記憶力?
    一、長期堅持的提升記憶力的事情（改善中長期記憶）>以下是一些每天堅持10-15分鐘去進行的事情，大概堅持一個月，記憶力就能夠有質的提升。你可以刻意地去背一些你書本學習的東西。不僅可以增加記憶力，還可以順便學習了。2.多運動多項研究表明，要保持大腦活躍，需經常運動。
  • 腦科學日報：一條沉重的毯子可改善失眠；運動可提高大腦的記憶力
    ，這個重要的組織特點為學習、記憶等認知功能提供了基礎。相比之下，鳥類的大腦看起來就是密集堆積的一團團灰色細胞。而在最新一期《科學》上，同時發表的兩篇研究終於解開了大腦組織簡單的鳥類為何擁有非凡認知能力這一謎團。德國波鴻魯爾大學的研究人員，利用一種高解析度成像的新技術分析了多種鳥類的大腦。對鴿子大腦的分析結果顯示，其大部分神經纖維也是縱橫交錯的，形成了水平方向的層狀和垂直方向的柱狀，與哺乳動物的皮層組織十分相似。