戴上這種神經刺激耳塞,學習第二語言 so easy

2020-12-05 鈦媒體APP

文 | 學術頭條

用於癲癇等疾病的迷走神經刺激治療方法已有 20 多年的時間，但它通常是以植入電極的手術方式出現，以便電極直接與頸部神經接觸。

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。

入耳式神經刺激設備

對經顱的迷走神經的刺激可以顯著提高人類學習新語言語音的能力。而在這項最新研究中，Leonard 和他的團隊使用了一種稱為經皮迷走神經刺激（tVNS）的無創技術，即在外耳中放置一個小型刺激器，使用不易察覺的電脈衝刺激迷走神經周圍的其中一個分支，從而激活迷走神經。

研究實驗在 36 名母語為英語的成年志願者身上測試了該入耳式設備。該實驗主要是訓練他們識別自然語言示例中漢語普通話的四個聲調，並使用 Sound Brain Lab 開發的一組任務來研究語言學習的神經生物學變化。

由於神經刺激難以察覺，因此志願者們不知道是否接受到刺激，或是何時收到這種刺激。為了驗證經顱迷走神經刺激是否能夠顯著地提高人類學習新語言發音的能力，實驗將 36 名志願者中的 12 人作為對照組，不接受任何刺激，但遵循與幹預組相同的設定程序，以此進行對比測試。

結果表明，受試者可以通過同步神經刺激和普通話發音來提高學習能力。其中，接受不易察覺的、同時與有兩個普通話聲調配對的 tVNS 的受試者在學習辨別這些聲調方面表現出快速的進步。

在訓練結束時，接受神經刺激的參與者在普通話聲調分類方面平均提高了 13%，達到峰值的速度是那些佩戴 tVNS 設備但從未接受過刺激的對照組的兩倍。

研究人員表示，這些發現提供了進一步的證據，表明外周神經調節可能是一個增強行為和知覺範式有用的工具，包括更高水平的認知任務，如語音學習。加上經過嚴格測試的訓練模式，tVNS 可以讓缺乏幼兒時期神經可塑性特徵的成年人在挑戰性任務（如學習新語言）方面取得更好的成績。

未來的外語語音學習

以英語為第一語言的成年人認為最難學習的語言之一，就是中文的普通話，部分原因是漢語和世界上許多其他難學的語言一樣，使用不同的音調變化，即「聲調」，來改變原本發音相同的單詞的意思。

Leonard 及其研發團隊認為，迷走神經的刺激可以通過幫助人們注意學習過程中正確的事情來促進學習，這也首次證明無創迷走神經刺激可以增強普通人的語言學習能力和其他複雜的認知技能。

儘管僅測試了普通話的聲調，但 Leonard 的觀點是，原則上該實驗可適用於任何語言的學習。隨著世界相互聯繫地越來越緊密，他認為每個人都有機會學習其他語言和文化，像無創迷走神經刺激這樣簡單、廉價、安全的技術可能有助於語音學習領域的公平競爭。

Pitt's Sound Brain Lab 的博士後研究員 Fernando Llanos 在談到這項新興研究時說，「無創外周神經刺激可以使語言學習更容易，這可能為提高認知能力打開了一扇大門。」

Pitt 健康和康復科學學院研究副主任，同時也是 Sound Brain Lab 的主任 Bharath Chandrasekaran 博士也對這項研究也有很高的評價。他評論道，「人們普遍認為，人在成年後無法掌握新語言的發音模式，但就我們的研究歷史表明，並非每個人都如此。在這項研究中，我們發現 tVNS 比我見過的任何其他幹預措施都能減輕這些個體差異帶來的影響。」

Leonard 對此補充道，「這種方法的出現可能會使自然變化的語言學習能力的競爭環境趨於平衡。一般來說，人們往往會對語言學習的越發困難而感到氣餒，難以沉下心來繼續學習，但如果可以讓一個人在第一次學習後取得 13% 到 15% 的進步，也許這會成為對他的嘉獎、動力，鼓勵他，讓他更願意自主學習。」

迷走神經刺激實驗近來被認為對從抑鬱症到炎症性疾病等一系列問題都有很大的促進作用，儘管這些益處是如何被賦予的還不清楚。在這些疾病治療的案例中大多都使用了創傷型的刺激方式，其中就包括在胸腔中植入脈衝發生器。相比之下，使用簡單、無創的迷走神經刺激能夠顯著提高學習能力，這可能導致臨床和商業應用的成本和安全性顯著提高。

Chandrasekaran 還說：「我們正在以一種完全無創和安全的方式展示出強大的學習效果，這有可能使這項技術擴展到更廣泛的消費和醫療應用領域，比如中風後的康復。而我們下一步則是要深入了解潛在的神經機制，並設置一套效果理想的刺激參數，以最大限度地提高大腦的可塑性。我們認為 tVNS 是一種有效的工具，可以提高腦損傷患者的康復能力。」

資料來源：https://www.newscientist.com/subject/technology/https://neurosciencenews.com/language-nerve-stimulation-16777/https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200806092437.htmhttps://www.nature.com/articles/s41539-020-0070

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