Nieinwazyjna stymulacja nerwu błędnego usprawnia naukę dźwięków języka obcego

Amerykańscy naukowcy opisali urządzenie przypominające wkładane do ucha zewnętrznego słuchawki, które za pomocą niedostrzegalnych, podprogowych, pulsów elektrycznych stymuluje nerw błędny, wspomagając w ten sposób naukę dźwięków nowego języka. Specjaliści uważają, że urządzenie może znaleźć szerokie zastosowanie, poprawiając również inne rodzaje uczenia.

Podczas eksperymentów opisanych na łamach pisma npj Science of Learning, wykorzystując precyzyjnie zaplanowaną czasowo, nieinwazyjną stymulację nerwu błędnego, naukowcy znacząco poprawili zdolność osób anglojęzycznych do odróżniania tonów języka mandaryńskiego. Co więcej, stymulacja tego nerwu pozwalała ochotnikom 2-krotnie szybciej wychwycić pewne tony.

To jedna z pierwszych prezentacji, że za pomocą nieinwazyjnej stymulacji nerwu błędnego można wzmocnić złożoną zdolność poznawczą, taką jak nauka języka obcego przez zdrowego człowieka - podkreśla prof. Matthew Leonard z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco.

Uczeni posłużyli się nieinwazyjną techniką, nazywaną przezskórną stymulacją nerwu błędnego (ang. transcutaneous vagus nerve stimulation, tVNS). Amerykanie wykorzystali fakt, że na powierzchni ucha występuje aferentna gałąź uszna nerwu błędnego, zaopatrująca skórę małżowiny w ludzkim uchu. Można ją stymulować za pośrednictwem elektrody usznej. W masie silikonowej, która przypomina słuchawki, umieszczono 2 elektrody: anoda znajdowała się okolicach jamy muszli, a katoda przy łódce muszli.

W ramach studium 36 anglojęzycznych osób trenowano pod kątem identyfikowania 4 tonów języka mandaryńskiego w przykładach naturalnej mowy. Wykorzystano do tego zestaw zadań, opracowany przez Sound Brain Lab do badania neurobiologii nauki języka.

Ochotnicy, w przypadku których tVNS sparowano z dwoma tonami zwykle łatwiejszymi do odróżnienia dla osób anglojęzycznych, szybciej uczyli się ich rozróżniania. Do końca treningu badani ci osiągali średnio o 13% lepsze rezultaty w klasyfikowaniu tonów i uzyskiwali szczytowe rezultaty 2-krotnie szybciej od przedstawicieli grupy kontrolnej, którzy wkładali urządzenie do ucha, ale nie byli poddawani stymulacji.

Potocznie uważa się, że w dorosłości ludzie nie potrafią nauczyć się wzorców dźwiękowych nowego języka, ale historycznie nasze badania pokazały, że nie dla wszystkich jest to prawdą. W ramach najnowszego studium widzimy, że tVNS redukuje różnice indywidualne o wiele bardziej niż inne interwencje [...] - wyjaśnia prof. Bharath Chandrasekaran z Uniwersytetu w Pittsburghu.

Generalnie ludzie często zniechęcają się, widząc, jak trudna bywa nauka języka obcego, ale gdybyśmy byli w stanie zapewnić po pierwszej sesji rezultaty lepsze o 13-15%, być może udałoby się ich zachęcić do kontynuowania lekcji - dodaje Leonard.

Obecnie naukowcy sprawdzają, czy dłuższe sesje treningowe z tVNS mogą wpłynąć na zdolność ochotników do odróżniania 2 tonów, które są trudniejsze do odróżnienia dla osób anglojęzycznych. W obecnym studium nie uzyskano bowiem znaczącej poprawy.

Naukowcy podejrzewają, że tVNS korzystnie oddziałuje na uczenie, wzmacniając sygnalizację neuroprzekaźnikową w dużej części mózgu; czasowo poprawia się uwaga w odniesieniu do prezentowanych bodźców dźwiękowych. Sprzyja to długoterminowemu uczeniu. Potrzeba jednak kolejnych badań, które zweryfikują ten mechanizm.

Naszym kolejnym krokiem będzie zrozumienie mechanizmu neuronalnego leżącego u podłoża opisywanego zjawiska i ustalenie idealnego zestawu parametrów stymulacji, który mogłyby zmaksymalizować plastyczność mózgu. Postrzegamy tVNS jako dobre narzędzie do wspomagania rehabilitacji osób z urazami mózgu - podsumowuje Chandrasekaran.

Warto powiedzieć, że w tym roku w Psychiatrii Polskiej ONLINE FIRST ukazał się tekst na temat zastosowania przezskórnej stymulacji nerwu błędnego w lekoopornej depresji (Zastosowanie przezskórnej usznej stymulacji nerwu błędnego (taVNS) w leczeniu pacjentów z depresją lekooporną – badanie pilotażowe, prezentacja pięciu przypadków klinicznych).

przezskórna stymulcja nerwu błędnego wspomaganie nauki języków ucho małżowina słuchawki