Oamenii de știință au descoperit că stimularea unui nerv major corp-creier, după practică, ar putea deschide o fereastră ascunsă care ajută la fixarea noilor abilități.
Cercetătorii au constatat că stimularea nervului vagus după antrenament a ajutat șoarecii să rețină o abilitate motorie nou învățată mai puternic în timp. De ce pare că unele abilități noi se fixează aproape instantaneu, în timp ce altele rămân frustrant de dificile chiar și după o practică repetată? Diferența poate implica mai mult decât talentul sau efortul. Poate depinde și de faptul dacă creierul este în condiția potrivită pentru a transforma practica în învățare durabilă.
Învățarea nu se întâmplă independent de restul corpului. Organele interne trimit constant informații către creier prin nervul vagus, una dintre principalele căi de comunicare ale sistemului nervos. Cercetătorii de la Universitatea Tohoku, care studiază fiziologia creierului "super-rețea", au demonstrat acum la șoareci că stimularea acestui nerv după antrenament poate consolida învățarea motorie pe termen lung. Descoperirile lor sugerează un rol anterior neglijat al comunicării de la corp la creier în ajutarea persistenței noilor abilități.
Nervul vagus servește ca o autostradă majoră de informații între creier și corp. El transmite semnale de la organele interne către creier, în timp ce transmite și instrucțiuni de la creier înapoi către acele organe. Oamenii de știință pot influența această cale folosind stimularea nervului vagus (VNS), care este deja aprobată clinic pentru tratarea mai multor afecțiuni. Cercetările anterioare au explorat în principal VNS ca o formă de neuromodulare care modifică activitatea în sistemele neurotransmițătorilor. Noul studiu sugerează că ar putea exista un alt mecanism important implicat: modificări ritmice în vasele de sânge din interiorul creierului.
Pentru a investiga această posibilitate, cercetătorii au creat un mic electrod sub formă de manșetă, conceput să rămână atașat de nervul vagus cervical stâng la șoareci. Apoi au testat VNS în timpul învățării răspunsului optokinetic orizontal (HOKR), o sarcină de mișcare a ochilor dependentă de cerebel, care învață șoarecii să-și îmbunătățească capacitatea de a urmări dungi vizuale în mișcare. Răspunsul este similar cu mișcările automate ale ochilor pe care o persoană le face stând pe o platformă și urmărind un tren care trece pe lângă ea.
Cercetătorii au aplicat VNS după fiecare sesiune de antrenament, nu în timpul sarcinii de învățare. Stimularea nu a îmbunătățit imediat performanța în timp ce șoarecii se antrenau. În schimb, beneficiile au devenit evidente mai târziu. În zilele următoare, șoarecii care au primit VNS au demonstrat o învățare pe termen lung mai puternică. Acest model sugerează că stimularea poate influența procesele care au loc după antrenament, când creierul consolidează ceea ce a învățat în memorie mai durabilă.
"Punctul cheie este că VNS a fost administrat doar după antrenament", spune profesorul Ko Matsui. "Descoperirile noastre sugerează că VNS ar putea deschide o fereastră ascunsă de oportunitate pentru învățare îmbunătățită, făcând mediul cerebral mai receptiv la schimbări pe termen lung."
Echipa a analizat apoi modificările din creier care ar putea însoți învățarea îmbunătățită. Au măsurat activitatea volumului sanguin în apropierea floculului cerebelos, o zonă implicată în învățarea HOKR. Folosind fotometria cu fibre optice, cercetătorii au descoperit că o singură sesiune de VNS a produs un răspuns vascular în două faze. Volumul sanguin local a scăzut brusc înainte de a crește după o întârziere. Când VNS a fost repetat, a creat oscilații ritmice în volumul sanguin. Aceste ritmuri vasculare păreau, de asemenea, legate de învățare. Șoarecii cu oscilații mai mari ale volumului sanguin au arătat, în general, o învățare mai bună în Ziua 5, sugerând că modificările din mediul vascular al creierului ar putea fi conectate la efectele mai durabile ale stimulării.
"Creierul nostru poate fi influențat mai puternic de corp decât ne imaginăm", spune autorul principal Junyu Chen. "Prin reglarea mediului metabolic al creierului, inclusiv a mișcărilor vasculare ritmice, am putea, în cele din urmă, să deblocăm capacități care altfel ar rămâne latente."
Cercetările viitoare se vor concentra pe rafinarea protocoalelor de stimulare și pe determinarea mai precisă a modului în care comunicarea dintre creier și corp susține plasticitatea pe termen lung. Prin studierea mai detaliată a acestei căi de comunicare bidirecționale, oamenii de știință speră să înțeleagă mai bine cum devine învățarea durabilă și cum acest proces ar putea fi, în cele din urmă, îmbunătățit.