近年来,神经科学研究不断探索通过电脉冲刺激特定神经(尤其是迷走神经)对哺乳动物大脑神经活动的影响。迷走神经作为人体最长的脑神经,在调节心率、消化、压力等生理过程中发挥关键作用。研究表明,迷走神经刺激(VNS)能够增强大脑的神经可塑性,即大脑根据经验进行自我重组的能力,从而促进感知学习——人类和其他动物区分和解释不同感官输入的过程。
纽约大学医学院的研究团队在《自然神经科学》杂志上发表研究成果,揭示了VNS通过激活中枢胆碱能系统提高小鼠在感知学习任务中的表现。中枢胆碱能系统利用神经递质乙酰胆碱进行通信,支持多种大脑功能。
研究人员开发了一种新型微型电极和感知学习任务,训练小鼠进行听觉区分任务:听到特定音调A时舔左边,听到其他相似音调时舔右边。在任务过程中,研究团队刺激小鼠的迷走神经,并记录听觉皮层、脑干蓝斑和基底前脑的活动。结果显示,VNS显著增强了小鼠的感知辨别能力,但需要数周的日常训练和刺激才能观察到持久改善。机制研究表明,VNS通过激活中枢胆碱能系统实现这一效果。
该研究为优化VNS方法提供了新思路,同时开发的实验任务可用于进一步探索VNS与感知学习的关联。研究团队计划评估VNS在提高人工耳蜗功效方面的潜力,以帮助耳聋患者更好地利用该设备。
参考文献:Kathleen A. Martin 等人,迷走神经刺激可激活中枢胆碱能系统来增强感知学习,《自然神经科学》(2024年)。DOI:10.1038/s41593-024-01767-4。