最近的神经科学研究一直在研究使用电脉冲刺激某些神经（尤其是迷走神经）如何影响哺乳动物大脑的神经活动。迷走神经是人体中最长的脑神经，已知在调节心率、消化、压力和其他生理过程中发挥关键作用。

一些研究结果表明，刺激迷走神经可以增强大脑的可塑性，即大脑根据经验进行自我重组的能力。这反过来又可以促进感知学习，即人类和其他动物能够更好地区分和解释不同感官输入的过程。

纽约大学医学院的研究人员着手进一步研究迷走神经刺激 (VNS) 对小鼠神经活动和感知学习的影响。他们的研究结果发表在《自然神经科学》杂志上，表明刺激迷走神经可通过激活中枢胆碱能系统来提高小鼠在感知学习任务中的表现。

论文共同作者罗伯特·C·弗罗姆克 (Robert C. Froemke) 告诉 Medical Xpress：“大约 10 年前，美国很多人都对 VNS 促进神经可塑性的潜力感到兴奋，这种技术可以改善神经损伤后的康复结果，甚至提高正常大脑的功能。”

“这导致......许多实验室共同努力，从 2017 年到 2021 年研究迷走神经刺激和运动学习，以获得技能和听觉感知学习。我们是该团队的一员，使用令人惊叹的工具研究小鼠神经回路，但小鼠的迷走神经非常小。”

为了开展实验，评估迷走神经刺激对小鼠大脑活动和学习的影响，弗罗姆克和他的同事首先必须开发一种新的微型电极和合适的感知学习任务。随后，该团队提出了一个关于迷走神经刺激如何增强感官知觉的假设（即，如果迷走神经刺激增强，大脑中哪些部位会变得活跃或发生变化）。

“我们训练老鼠进行听觉任务，”弗罗姆克解释道。“它们每次听到一个声音（音调 A）时都要舔左边，听到其他声音时则要舔右边。如果其他声音与音调 A 非常接近，任务就很具有挑战性，它们可能会感到困惑，就像在眼科医生那里，你必须阅读视力表上越来越小的字母一样。”

随着小鼠逐渐学会完成感知学习任务，研究人员利用他们开发的电极刺激它们的迷走神经。同时，他们还记录了动物听觉皮层（参与处理声音）以及脑干蓝斑和基底前脑的活动，这两个区域与注意力有关。

“我们发现，VNS 确实可以增强训练效果，提高感知辨别能力，超越仅靠训练和努力所能达到的极限，”Froemke 说道。“然而，这需要一段时间，需要几周的日常训练和刺激，才能在最具挑战性的难度水平上看到持久的进步。我们还发现了支持这种感知改善的神经变化。”

纽约大学研究小组收集的证据表明，迷走神经刺激会激活小鼠的中枢胆碱能系统，这是一个利用神经递质乙酰胆碱与其他神经元进行交流并支持各种大脑功能的神经网络。研究发现，激活这个神经网络反过来会提高小鼠在感知学习任务中的表现。

未来，Froemke 和他的同事最近的研究可以帮助改进刺激迷走神经的方法，而他们开发的实验任务可以被其他研究人员用来进一步研究迷走神经刺激和感知学习之间的联系。

在接下来的研究中，研究人员计划进行进一步的实验，评估 VNS 提高人工耳蜗功效的潜力。

“许多植入人工耳蜗的耳聋患者甚至在植入数月或数年后仍难以充分发挥该设备的作用，而且目前还没有治疗方法可以帮助恢复听力和改善功能，”弗罗姆克补充道。

“我们认为，无论是动物还是人类的人工耳蜗使用者，我们都可以使用 VNS 来帮助加快和增强这些神奇医疗设备的使用。”

更多信息： 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。