تحریک این عصب به یادگیری مهارت‌های جدید کمک می‌کند

به گزارش پارسینه و به نقل از اطلاعات آنلاین از iScience، تحریک عصب واگ پس از تمرین به موش‌ها کمک کرد تا یادگیری حرکتی طولانی‌ مدت قوی‌تری داشته باشند و زمانی که مغز هنوز درگیر یک مهارت جدید است پنجره‌ای بالقوه مهم را آشکار می‌کند. این اثر با تغییرات ریتمیک در رگ‌های خونی مغز مرتبط بود و نشان می دهد که سیگنال‌های بدن به مغز ممکن است به آماده‌سازی مغز برای تغییرات پایدار کمک کند.

چرا به نظر می‌رسد برخی مهارت‌های جدید تقریباً فوراً ایجاد می‌شوند در حالی که برخی دیگر حتی پس از تمرین مکرر، به طرز ناامیدکننده‌ای دشوار باقی می‌مانند؟ این تفاوت ممکن است چیزی بیش از استعداد یا تلاش باشد. همچنین ممکن است به این بستگی داشته باشد که آیا مغز در شرایط مناسبی برای تبدیل تمرین به یادگیری پایدار است یا خیر.

یادگیری مستقل از بقیه بدن اتفاق نمی‌افتد. اندام‌های داخلی دائماً از طریق عصب واگ، یکی از مسیرهای اصلی ارتباطی سیستم عصبی، اطلاعات را به مغز ارسال می‌کنند. محققان دانشگاه توهوکو در ژاپن که فیزیولوژی مغز ابرشبکه را مطالعه می‌کنند، اکنون در موش‌ها نشان داده‌اند که تحریک این عصب پس از آموزش می‌تواند یادگیری حرکتی طولانی‌مدت را تقویت کند. یافته‌های آنها به نقش قبلاً نادیده گرفته شده ارتباط از بدن به مغز در کمک به ماندگاری مهارت‌های جدید اشاره دارد.

عصب واگ و یادگیری

عصب واگ به عنوان یک بزرگراه اطلاعاتی اصلی بین مغز و بدن عمل می‌کند. این عصب سیگنال‌ها را از اندام‌های داخلی به مغز منتقل می‌کند و در عین حال دستورالعمل‌ها را از مغز به آن اندام‌ها منتقل می‌کند. دانشمندان می‌توانند با استفاده از تحریک عصب واگ (VNS) که در حال حاضر از نظر بالینی برای درمان چندین اختلال تأیید شده است، بر این مسیر تأثیر بگذارند.

تحقیقات قبلی عمدتاً تحریک عصب واگ را به عنوان نوعی از نورومدولاسیون بررسی کرده‌اند که فعالیت سیستم‌های انتقال‌دهنده عصبی را تغییر می‌دهد. مطالعه جدید نشان می‌دهد که ممکن است مکانیسم مهم دیگری نیز در این امر دخیل باشد: تغییرات ریتمیک در رگ‌های خونی داخل مغز.

برای بررسی این احتمال، محققان یک الکترود کاف کوچک طراحی کردند که به عصب واگ گردنی چپ در موش‌ها متصل می‌ماند. سپس آنها VNS را در طول یادگیری پاسخ اپتوکینتیک افقی (HOKR) آزمایش کردند؛ یک وظیفه حرکت چشم وابسته به مخچه که به موش‌ها می‌آموزد توانایی خود را در دنبال کردن نوارهای بصری متحرک بهبود بخشند. این پاسخ مشابه حرکات خودکار چشم است که فرد هنگام ایستادن روی سکو و تماشای عبور قطار انجام می‌دهد.

بزرگترین اثر پس از تمرین ظاهر شد

محققان VNS را پس از هر جلسه تمرینی و نه در طول خود وظیفه یادگیری اعمال کردند. تحریک بلافاصله عملکرد را در حین آموزش موش‌ها بهبود نبخشید. در عوض، فواید آن بعداً آشکار شد.

در روزهای بعد، موش‌هایی که VNS دریافت کردند، یادگیری بلندمدت قوی‌تری نشان دادند. این الگو نشان می‌دهد که تحریک ممکن است بر فرآیندهایی تأثیر بگذارد که پس از آموزش رخ می‌دهند؛ زمانی که مغز در حال تثبیت آموخته‌های خود در حافظه‌ای پایدارتر است.

پروفسور «کو ماتسویی» می‌گوید: «نکته کلیدی این است که VNS تنها پس از آموزش ارائه شد. یافته‌های ما نشان می‌دهد که VNS ممکن است با پذیراتر کردن محیط مغز برای تغییرات طولانی‌مدت، دریچه‌ای پنهان از فرصت را برای یادگیری پیشرفته باز کند.»

تغییرات ریتمیک در حجم خون مغز

تیم تحقیقاتی در مرحله بعد به دنبال تغییراتی در داخل مغز بودند که ممکن است با بهبود یادگیری همراه باشد. آنها فعالیت حجم خون را در نزدیکی لخته مخچه اندازه‌گیری کردند؛ ناحیه‌ای که در یادگیری HOKR نقش دارد.

محققان با استفاده از نورسنجی فیبری دریافتند که یک دور VNS یک پاسخ عروقی دو فازی ایجاد می‌کند. حجم خون موضعی به طور خلاصه کاهش یافت و سپس پس از یک تأخیر افزایش یافت. هنگامی که VNS تکرار شد، نوسانات ریتمیک در حجم خون ایجاد کرد.

به نظر می‌رسد که این ریتم‌های عروقی همچنین با یادگیری مرتبط هستند. موش‌هایی که نوسانات حجم خون بیشتری داشتند، عموماً تا روز پنجم یادگیری بهتری نشان دادند که این نشان می‌دهد تغییرات در محیط عروقی مغز می‌تواند به اثرات طولانی‌تر تحریک مرتبط باشد.

«جونیو چن»، پژوهشگر اصلی، می‌گوید: "مغز ما ممکن است بیشتر از آنچه تصور می‌کنیم تحت تأثیر بدن قرار گیرد. با تنظیم محیط متابولیک مغز، از جمله حرکات ریتمیک عروقی، در نهایت می‌توانیم ظرفیت‌هایی را آزاد کنیم که در غیر این صورت نهفته باقی می‌ماندند."

بررسی ارتباط مغز و بدن

تحقیقات آینده بر اصلاح پروتکل‌های تحریک و تعیین دقیق‌تر چگونگی پشتیبانی ارتباط بین مغز و بدن از انعطاف‌پذیری بلندمدت تمرکز خواهد کرد.

دانشمندان با مطالعه دقیق‌تر این مسیر ارتباطی دو طرفه، امیدوارند درک بهتری از چگونگی پایدار شدن یادگیری و چگونگی بهبود این فرآیند در نهایت داشته باشند.