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

2020-08-19 中國生物技術網

中國話，尤其是普通話對於母語為英語的人來說，學起來那是相當的有挑戰。因為我們中國語言博大精深，不僅存在同音不同字、不同義，而且還標配「聲調」，如：擼爐魯路。

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。該研究近日已發表在Nature子刊《npj Science of Learning》上。

在動物模型中，刺激迷走神經已被證明可以使成年動物感官感知系統趨於可塑性。

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。

圖片來源：npj Science of Learning

此外，刺激迷走神經使受試者能夠以2倍的速度學會普通話的聲調。

圖片來源：Leonard Lab

這款小設備由UCSF神經外科系和Weill神經科學研究所的助理教授Matthew Leonard團隊開發。

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。

圖片來源：Leonard Lab

在研究中，研究團隊招募了36名母語為英語的成年人，並訓練他們識別普通話自然語音的四個聲調，然後使用聲音大腦實驗室開發的一組任務來研究語言學習的神經生物學過程。

穿戴與兩個普通話聲調（通常對英語母語者比較容易）配對的無感知tVNS設備的受試者在學習區分這些聲調時得到了快速提升。在訓練最後，與穿戴tVNS但神經沒有接受刺激的對照組相比，這些受試者在分辨聲調方面平均提升13%，達到最優水平的速度為對照組的2倍。

該研究共同通訊作者、匹茲堡大學聲音大腦實驗室負責人Bharath Chandrasekaran教授說：「普遍觀點認為人在成年後很難掌握新語言的發音模式，但我們的研究歷史性地表明並非每個人都如此。在這項研究中，我們發現，tVNS能比其他幹預手段更好地降低個體差異。」

Leonard補充說：「這種方法可能會平衡個體間語言學習能力的自然差異。通常，人們往往會因學習語言時的困難而喪失信心，但如果一個人能在第一次學習後得到13％至15％的成績提升，也許他們會更願意繼續學習。」

現在，研究人員正在測試更長時間使用tVNS進行訓練是否會影響受試者學習區分對英語母語者來說更難的兩個聲調。在目前的研究中，受試者在這方面沒有得到顯著提升。

幾十年來，刺激迷走神經一直被用於治療癲癇。直到最近幾年，研究人員發現這種方法對從抑鬱症到炎症性疾病等一系列廣泛疾病的治療都有益處，儘管這些益處的確切機制仍不清楚。但這些發現中的大多數都是採用侵入性的刺激方式，包括在胸部植入脈衝發生器。相比之下，使用簡單的無創迷走神經刺激來顯著提升學習能力的方法有助於帶來更經濟更安全的臨床和商業應用。

研究人員猜測，tVNS通過廣泛增強大腦區域的神經遞質信號來暫時提升對聽覺刺激的注意力，從而提升了學習能力。

研究人員表示，還需要更多的研究來驗證這一機制。

Chandrasekaran說：「我們以一種完全無創且安全的方式證實了強大的學習效果，這有可能使該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。我們的下一步工作是弄清楚潛在的神經機制並建立最大化大腦可塑性的理想刺激參數。我們將tVNS視為能夠促進腦損傷後恢復的有力工具。」

該研究由美國國防部高級研究計劃局的神經可塑性項目資助。

論文連結：

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

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