為什麼有些新技能似乎能幾乎瞬間掌握,而有些技能即使反覆練習仍然令人沮喪地難以學會?這種差異可能不僅僅是天賦或努力的問題,也可能取決於大腦是否處於能將練習轉化為持久學習的適當狀態。

學習並非獨立於身體其他部分之外。內部器官透過迷走神經,這條神經系統中的主要通訊路徑之一,不斷向大腦傳遞信息。日本東北大學研究超級網絡大腦生理的科學家們,現在在老鼠身上證明,訓練後刺激這條神經能加強長期運動學習。他們的發現指出,身體向大腦的通訊在幫助新技能持續存在方面,扮演了先前被忽視的角色。

這項研究成果於2026年8月25日發表於《iScience》期刊。

迷走神經是大腦與身體之間的重要信息高速公路。它將內部器官的信號傳送至大腦,同時也將大腦的指令傳回這些器官。科學家們可以利用迷走神經刺激(VNS)來影響這條通路,該技術已被臨床批准用於治療多種疾病。

先前的研究主要探討VNS作為一種神經調節方式,改變神經傳導物質系統的活動。這項新研究則提出另一個重要機制:大腦內血管的節律性變化。

為了探究這個可能性,研究人員設計了一個小型環狀電極,能固定在老鼠左側頸部的迷走神經上。他們接著在水平視覺追蹤反應(HOKR)學習過程中測試VNS,這是一種依賴小腦的眼球運動任務,訓練老鼠提升追蹤移動視覺條紋的能力。這種反應類似於人站在月台上看火車經過時自動的眼球運動。

最大效果出現在練習後

研究人員在每次訓練後施加VNS,而非在學習任務進行時。刺激並未立即提升老鼠的表現,反而是在後續幾天中,接受VNS的老鼠展現出更強的長期學習效果。

這種模式暗示刺激可能影響訓練後大腦鞏固學習成果為更持久記憶的過程。

「關鍵在於VNS只在訓練後施加,」松井浩教授說。「我們的發現表明,VNS可能開啟一個隱藏的學習增強窗口,使大腦環境更容易接受持久的改變。」

大腦血液容量的節律性變化

團隊接著尋找可能伴隨學習改善而發生的大腦內變化。他們測量了與HOKR學習相關的小腦翼狀葉附近的血液容量活動。

利用光纖光度法,研究人員發現單次VNS會引發兩階段的血管反應:局部血容量短暫下降,隨後延遲上升。當VNS重複施加時,會產生血容量的節律性振盪。

這些血管節律似乎也與學習有關。血容量振盪較大的老鼠在第5天通常表現出較佳的學習效果,顯示大腦血管環境的變化可能與刺激的長期效應相關。

「我們的大腦可能比想像中更受身體影響,」第一作者陳俊宇說。「透過調節大腦的代謝環境,包括節律性的血管運動,我們或許能解鎖原本潛藏的能力。」

未來的研究將聚焦於優化刺激方案,並更精確地了解大腦與身體間的通訊如何支持長期可塑性。

透過更深入研究這條雙向通訊路徑,科學家希望能更好理解學習如何變得持久,以及如何最終提升這一過程。

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