科学网—迷走神经刺激：有望挖掘大脑潜藏的学习潜能
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2026-9-10 08:25
| 系统分类: 海外观察
迷走神经刺激：有望挖掘大脑潜藏的学习潜能
> 配图说明：神经可塑性、大脑学习发育、电能相关示意图。科学家发现，训练结束后进行迷走神经刺激，有助于大脑巩固新习得的动作技能。图源：Shutterstock
反复练习能够教会大脑掌握新动作，但练习结束之后即刻发生的生理变化，决定着这项技能能否长久保留。
科学界早已知晓，单纯重复练习并不等同于学会技能。新习得的动作必须经过记忆巩固过程才能稳定下来，该过程在训练结束后仍会持续进行。一项针对小鼠的全新研究表明，来自身体的信号能够营造出记忆转化所需的生理条件。
日本东北大学专攻超网络脑生理学的研究团队发现，训练完成之后给予迷走神经刺激，可在后续数天内提升运动学习效果。该结果揭示：内脏与大脑之间的信息交互，在形成长期记忆学习方面具备潜在重要作用。
该研究成果发表于《 iScience》期刊。
连接身体与大脑的神经通路
迷走神经是人体最重要的信息传导通路之一。它一方面将内脏器官的感觉信息传递至大脑，另一方面又传输大脑发出的指令，调控心率、消化等机体功能。
> 配图说明：与更强长期学习能力相关的血管振荡。训练后反复进行迷走神经刺激（VNS），会在小脑绒球叶附近诱发节律性血容量变化。血管振荡幅度更大的小鼠，第5天的任务表现往往更好。提示迷走神经刺激诱发的血管活动，和利于长期学习的大脑微环境存在关联。图源：陈骏宇、生驹阳子、松井浩
迷走神经刺激（ VNS）现已获批用于治疗多种疾病。过往研究大多将其视作调控神经递质、改变神经网络整体活动的干预手段。而本项新研究提出另一种潜在作用机制：改变为活跃脑组织输送氧气与营养物质的微小血管状态。
为开展实验，研究团队设计了小型套环电极，可以稳固套在小鼠左侧颈部迷走神经外周。实验选用水平视动反射（ HOKR）学习任务，该任务依赖小脑；小脑负责调控动作的时机、精确度与适应性调节。
练习结束，学习仍在继续
在实验任务中，小鼠需要学习跟随移动的视觉条纹转动眼球。该反射类似于人站在站台上，眼睛自动追随驶过列车车厢的眼球运动。
关键的实验设计：所有迷走神经刺激均在每一轮训练结束之后才施加。刺激并不会提升小鼠练习过程中的即时表现；增益效果出现在之后的日子里，接受刺激的小鼠可以更好地保留习得的技能。这种延后获益说明：迷走神经刺激作用于训练结束之后巩固运动记忆的生理过程，而非提升当下任务操作水平。
松井浩教授表示： “关键点就在于刺激是在训练完成之后才施加。我们的结果提示，迷走神经刺激可以营造更利于产生长期持续性改变的大脑环境，由此打开提升学习能力的潜在时间窗口。”
> 配图说明：迷走神经刺激诱发大脑双相血管反应。单次迷走神经刺激脉冲，会使小脑绒球叶局部血容量短暂下降，随后再升高。两组互补荧光信号证实了这一特征性血管应答。图源：陈骏宇、生驹阳子、松井浩
节律性血流与记忆息息相关
为解释该效应，团队检测了参与水平视动反射学习的小脑绒球叶附近的血容量，寻找机体物理层面的改变。借助光纤光度记录技术发现：单次迷走神经刺激会带来双相血管应答，局部血容量先短暂下降，经过一段延迟后再回升。
反复刺激会使局部血容量产生节律性振荡。并且振荡幅度十分关键：振荡幅度更大的小鼠，在第 5天时表现出更强的学习效果。该关联性提示：迷走神经刺激部分通过重塑训练相关脑回路周边的代谢微环境，助力记忆巩固。
> 配图说明：迷走神经刺激强化学习的长效效应。小鼠完成眼球运动学习任务后立刻给予迷走神经刺激。刺激对训练当时几乎没有影响，但接受刺激的小鼠后续几天表现更优异，证明长期学习得到增强。图源：陈骏宇、生驹阳子、松井浩
论文第一作者陈骏宇谈道： “身体对大脑的影响，或许远比我们想象的更加强大。通过调节大脑代谢环境（包括节律性血管活动），我们未来或许能够唤醒大脑原本处于潜伏状态的能力。”
运动学习的全新时间窗口
本实验基于小鼠开展，尚不能证明训练后刺激同样可以提升人类的学习能力。但该研究把科研关注点引向一个极易被忽视的阶段：练习停止代表训练环节结束，但巩固这份经历的生物学进程仍在继续。
后续研究将进一步优化迷走神经刺激的时机与模式，探究血管节律如何参与大脑长期神经可塑性。充分理解脑 ‑身双向通信机制，未来或许可以解释：为什么有些经历会沉淀为牢固技能，而另一些却逐渐消退；同时探索能否利用训练后的大脑时间窗口，提升学习效率。
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