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非侵入性神经刺激促进外语语音学习

A earbud in a woman's left ear
神经科学家的新球速体育研究 匹兹堡大学和加州大学旧金山分校(UCSF)透露,加州大学旧金山分校开发的一种简单的类似耳塞的设备可以在不知不觉中刺激通往大脑的关键神经,从而显著提高佩戴者学习新语言声音的能力。这种设备在促进其他类型的学习方面也有广泛的应用。

对于以英语为母语的人来说,普通话被认为球速体育是最难学的语言之一,部分原因球速体育是这种语言和世界上许多其他语言一样,使用独特的音高变化,称为“声调”,来改变单词的意思,否则听起来球速体育是一样的。在今天发表在《npj学习科学》(自然合作期刊)上的一项新球速体育研究中,球速体育研究人员通过对迷走神经(连接大脑和身体其他部位的12条脑神经中最长的一条)进行精确的、非侵入性的刺激,显著提高了以英语为母语的人区分普通话声调的能力。更重要的球速体育是,迷走神经刺激使球速体育研究参与者掌握普通话声调的速度提高了一倍。

“非侵入性外周神经刺激可以使语言学习变得更容易,这可能为在广泛的领域提高认知能力打开了大门,”该球速体育研究的主要作者、球速体育大学声音大脑实验室的博士后球速体育研究员费尔南多·拉诺斯说。

“这球速体育是首次证明非侵入性迷走神经刺激可以增强健康人的复杂认知技能,如语言学习,”加州大学旧金山分校威尔神经科学球速体育研究所神经外科助理教授马修·伦纳德(Matthew Leonard)说,他的团队开发了这种神经刺激装置。伦纳德球速体育是这项新球速体育研究的资深作者,他和巴拉特·钱德拉塞卡兰球速体育是球速体育大学健康与康复科学学院传播科学与疾病系的教授兼球速体育研究副主任,也球速体育是健全大脑实验室的主任。

an earbud with wires attached to it
球速体育研究人员使用了一种称为经皮迷走神经刺激(tVNS)的非侵入性技术,在外耳中放置一个小刺激器,可以使用不明显的电脉冲刺激迷走神经附近的一个分支来激活迷走神经。

在他们的球速体育研究中,球速体育研究人员招募了36名以英语为母语的成年人,并训练他们在自然语音的例子中识别普通话的四个音调,使用了一套由声音大脑实验室开发的任务来球速体育研究语言学习的神经生物学。

那些同时接受两种普通话声调的参与者在学习区分这些声调方面表现出了快速的进步,这两种声调通常对说英语的人来说更容易区分。训练结束时,这些参与者对音调的分类能力平均提高了13%,达到峰值的速度球速体育是那些佩戴tVNS设备但从未接受刺激的对照组参与者的两倍。

钱德拉塞卡兰说:“人们普遍认为,人们在成年后无法学习一门新语言的声音模式,但我们的历史球速体育研究表明,并非所有人都球速体育是如此。”“在这项球速体育研究中,我们看到电视转播比我所见过的任何其他干预都更能减少这些个体差异。”

“这种方法可能会平衡语言学习能力的自然变化,”伦纳德补充说。“一般来说,人们往往会因为语言学习的难度而气馁,但如果你能在他们第一次学习后让他们的成绩提高13%到15%,也许他们会更愿意继续学习。”

球速体育研究人员现在正在测试更长时间的tVNS训练球速体育是否会影响参与者区分两种音调的能力,这两种音调对于说英语的人来说很难区分,而在目前的球速体育研究中,这一能力并没有显著提高。

几十年来,迷走神经刺激一直被用于治疗癫痫,最近又被认为对从抑郁症到炎症性疾病等一系列问题都有好处,尽管这些好处究竟球速体育是如何产生的尚不清楚。但这些发现大多采用了侵入性的刺激方式,包括在胸部植入脉冲发生器。相比之下,通过简单的、非侵入性的迷走神经刺激来促进学习的能力可能会导致更便宜、更安全的临床和商业应用。

球速体育研究人员怀疑,tVNS通过广泛增强大脑中广泛的神经递质信号来促进学习,从而暂时提高对所呈现的听觉刺激的注意力,并促进长期学习,尽管需要更多的球速体育研究来证实这一机制。

钱德拉塞卡兰说:“我们正在以一种完全无创和安全的方式展示强大的学习效果,这有可能使这项技术扩展到更广泛的消费和医疗应用领域,比如中风后的康复。”“我们的下一步球速体育是了解潜在的神经机制,并建立一套理想的刺激参数,以最大限度地提高大脑的可塑性。我们认为tVNS球速体育是一种强有力的工具,可以促进脑损伤患者的康复。”

其他作者还有球速体育大学的Jacie McHaney、加州大学旧金山分校的William Schuerman和Han Yi。

这项球速体育研究球速体育是由国防高级球速体育研究计划局神经可塑性计划资助的。