神仙操作：戴上這種神經(jīng)刺激耳塞，學(xué)習(xí)第二語言 so easy
用于癲癇等疾病的迷走神經(jīng)刺激治療方法已有 20 多年的時(shí)間，但它通常是以植入電極的手術(shù)方式出現(xiàn)，以便電極直接與頸部神經(jīng)接觸。
近日，加州大學(xué)舊金山分校威爾神經(jīng)科學(xué)研究所神經(jīng)外科學(xué)系助理教授 Matthew Leonard 博士和他的同事們開發(fā)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(guān)鍵神經(jīng)，可以顯著提高佩戴者學(xué)習(xí)新語言語音的能力。此外，這種裝置在促進(jìn)其他類型的學(xué)習(xí)方面也有廣泛的應(yīng)用。
入耳式神經(jīng)刺激設(shè)備
對(duì)經(jīng)顱的迷走神經(jīng)的刺激可以顯著提高人類學(xué)習(xí)新語言語音的能力。而在這項(xiàng)最新研究中，Leonard 和他的團(tuán)隊(duì)使用了一種稱為經(jīng)皮迷走神經(jīng)刺激（tVNS）的無創(chuàng)技術(shù)，即在外耳中放置一個(gè)小型刺激器，使用不易察覺的電脈沖刺激迷走神經(jīng)周圍的其中一個(gè)分支，從而激活迷走神經(jīng)。
研究實(shí)驗(yàn)在 36 名母語為英語的成年志愿者身上測(cè)試了該入耳式設(shè)備。該實(shí)驗(yàn)主要是訓(xùn)練他們識(shí)別自然語言示例中漢語普通話的四個(gè)聲調(diào)，并使用 Sound Brain Lab 開發(fā)的一組任務(wù)來研究語言學(xué)習(xí)的神經(jīng)生物學(xué)變化。
由于神經(jīng)刺激難以察覺，因此志愿者們不知道是否接受到刺激，或是何時(shí)收到這種刺激。為了驗(yàn)證經(jīng)顱迷走神經(jīng)刺激是否能夠顯著地提高人類學(xué)習(xí)新語言發(fā)音的能力，實(shí)驗(yàn)將 36 名志愿者中的 12 人作為對(duì)照組，不接受任何刺激，但遵循與干預(yù)組相同的設(shè)定程序，以此進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。
結(jié)果表明，受試者可以通過同步神經(jīng)刺激和普通話發(fā)音來提高學(xué)習(xí)能力。其中，接受不易察覺的、同時(shí)與有兩個(gè)普通話聲調(diào)配對(duì)的 tVNS 的受試者在學(xué)習(xí)辨別這些聲調(diào)方面表現(xiàn)出快速的進(jìn)步。
在訓(xùn)練結(jié)束時(shí)，接受神經(jīng)刺激的參與者在普通話聲調(diào)分類方面平均提高了 13%，達(dá)到峰值的速度是那些佩戴 tVNS 設(shè)備但從未接受過刺激的對(duì)照組的兩倍。
研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)提供了進(jìn)一步的證據(jù)，表明外周神經(jīng)調(diào)節(jié)可能是一個(gè)增強(qiáng)行為和知覺范式有用的工具，包括更高水平的認(rèn)知任務(wù)，如語音學(xué)習(xí)。加上經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試的訓(xùn)練模式，tVNS 可以讓缺乏幼兒時(shí)期神經(jīng)可塑性特征的成年人在挑戰(zhàn)性任務(wù)（如學(xué)習(xí)新語言）方面取得更好的成績(jī)。
未來的外語語音學(xué)習(xí)
以英語為第一語言的成年人認(rèn)為最難學(xué)習(xí)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(xué)的語言一樣，使用不同的音調(diào)變化，即“聲調(diào)”，來改變?cè)景l(fā)音相同的單詞的意思。
Leonard 及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，迷走神經(jīng)的刺激可以通過幫助人們注意學(xué)習(xí)過程中正確的事情來促進(jìn)學(xué)習(xí)，這也首次證明無創(chuàng)迷走神經(jīng)刺激可以增強(qiáng)普通人的語言學(xué)習(xí)能力和其他復(fù)雜的認(rèn)知技能。
盡管僅測(cè)試了普通話的聲調(diào)，但 Leonard 的觀點(diǎn)是，原則上該實(shí)驗(yàn)可適用于任何語言的學(xué)習(xí)。隨著世界相互聯(lián)系地越來越緊密，他認(rèn)為每個(gè)人都有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)其他語言和文化，像無創(chuàng)迷走神經(jīng)刺激這樣簡(jiǎn)單、廉價(jià)、安全的技術(shù)可能有助于語音學(xué)習(xí)領(lǐng)域的公平競(jìng)爭(zhēng)。
Pitt's Sound Brain Lab 的博士后研究員 Fernando Llanos 在談到這項(xiàng)新興研究時(shí)說，“無創(chuàng)外周神經(jīng)刺激可以使語言學(xué)習(xí)更容易，這可能為提高認(rèn)知能力打開了一扇大門。”
Pitt 健康和康復(fù)科學(xué)學(xué)院研究副主任，同時(shí)也是 Sound Brain Lab 的主任 Bharath Chandrasekaran 博士也對(duì)這項(xiàng)研究也有很高的評(píng)價(jià)。他評(píng)論道，“人們普遍認(rèn)為，人在成年后無法掌握新語言的發(fā)音模式，但就我們的研究歷史表明，并非每個(gè)人都如此。在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn) tVNS 比我見過的任何其他干預(yù)措施都能減輕這些個(gè)體差異帶來的影響。”
Leonard 對(duì)此補(bǔ)充道，“這種方法的出現(xiàn)可能會(huì)使自然變化的語言學(xué)習(xí)能力的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境趨于平衡。一般來說，人們往往會(huì)對(duì)語言學(xué)習(xí)的越發(fā)困難而感到氣餒，難以沉下心來繼續(xù)學(xué)習(xí)，但如果可以讓一個(gè)人在第一次學(xué)習(xí)后取得 13% 到 15% 的進(jìn)步，也許這會(huì)成為對(duì)他的嘉獎(jiǎng)、動(dòng)力，鼓勵(lì)他，讓他更愿意自主學(xué)習(xí)。”
迷走神經(jīng)刺激實(shí)驗(yàn)近來被認(rèn)為對(duì)從抑郁癥到炎癥性疾病等一系列問題都有很大的促進(jìn)作用，盡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(chuàng)傷型的刺激方式，其中就包括在胸腔中植入脈沖發(fā)生器。相比之下，使用簡(jiǎn)單、無創(chuàng)的迷走神經(jīng)刺激能夠顯著提高學(xué)習(xí)能力，這可能導(dǎo)致臨床和商業(yè)應(yīng)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(chuàng)和安全的方式展示出強(qiáng)大的學(xué)習(xí)效果，這有可能使這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到更廣泛的消費(fèi)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域，比如中風(fēng)后的康復(fù)。而我們下一步則是要深入了解潛在的神經(jīng)機(jī)制，并設(shè)置一套效果理想的刺激參數(shù)，以最大限度地提高大腦的可塑性。我們認(rèn)為 tVNS 是一種有效的工具，可以提高腦損傷患者的康復(fù)能力。”
排版：趙辰霞
編審：王新凱
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.htm
https://www.nature.com/articles/s41539-020-0070
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