신경 자극 장치는 언어 학습능력 향상에 도움을 줄 수 있습니다.

피츠버그 대학과 캘리포니아 샌프란시스코 대학(UCSF)의 신경과 학자들이 실시한 새로운 연구에 따르면, 뇌로 가는 주요 신경을 지각할 수 없게 자극하는 간단한 이어폰 모양의 장치가 착용자가 새로운 언어의 소리를 배우는 능력을 현저하게 향상시킬 수 있다고 합니다. Science Daily 웹 사이트에 게재된 연구 요약서에 따르면, 이 장치는 다른 종류의 학습을 촉진하기 위한 광범위한 응용프로그램을 가지고 있을 수 있습니다.

 

만다린 중국어는 영어를 모국어로 사용하는 사람들이 배우기 가장 어려운 언어 중 하나로 여겨지는데, 그 이유는 세계의 다른 많은 사람들과 마찬가지로 음이 같은 단어의 의미를 바꾸기 위해 "톤"이라고 불리는 독특한 음조 변화를 사용하기 때문입니다. 같은 npj Science of Learning  (Nature 파트너 저널)에 발표된 새로운 연구에서 연구원들은 가장 긴 미주 신경의 정확한 시간에 따른 비 침습적 자극을 사용하여 원어민이 중국어 톤을 구별하는 능력을 크게 향상 시켰습니다. 뇌를 신체의 나머지 부분에 연결하는 12 개의 뇌신경 또한 미주 신경 자극을 통해 연구 참가자는 일부 만다린 톤을 두 배 더 빠르게 익힐 수 있게 해주었습니다.

 

Pitt 's Sound Brain Lab의  Fernando Llanos 박사는 “비 침습성 말초 신경 자극이 언어 학습을 더 쉽게 만들 수 있다는 것을 보여주는 것은 잠재적으로 광범위한 영역에서 인지 능력을 향상시킬 수있는 문을 열 수 있다" 라고 말했습니다.

 

"이것은 비 침습성 미주 신경 자극이 건강한 사람들의 언어 학습과 같은 복잡한 인지 능력을 향상시킬 수 있다는 최초의 시연 중 하나입니다"라고 UCSF Weill 신경 과학 연구소 신경 외과 조교수 인 Matthew Leonard 박사는 말했습니다. 그  팀이 신경 자극 장치를 개발했습니다.

 

연구원들은 경피적 미주 신경 자극 (tVNS)이라는 비 침습적 기술을 사용했습니다. 이 기술은 작은 자극기가 외이에 배치되고 눈에 띄지 않는 전기 펄스를 사용하여 미주 신경을 활성화하여 신경의 근처 가지 중 하나를 자극 할 수 있습니다.

연구를 위해 연구자들은 영어를 사용하는 36명의 성인을 모집하고, 언어 학습의 신경 생물학을 연구하기 위해 Sound Brain Lab에서 개발한 일련의 작업을 사용하여 자연어의 예에서 만다린 중국어의 네 가지 음색을 식별하도록 훈련했습니다.

 

일반적으로 영어 사용자가 쉽게 구분할 수있는 두 개의 만다린 톤과 짝을 이루는 인식 할 수없는 tVNS를 받은 참가자는 이러한 톤을 구별하는 학습에서 빠른 향상을 보였습니다. 훈련이 끝날 무렵 해당 참가자는 톤 분류에서 평균 13% 더 나 았으며 tVNS 장치를 착용했지만 자극을받지 않은 대조군 참가자보다 두 배 빠른 속도로 최고 성능에 도달했습니다.

 

Chandrasekaran은 "사람들이 성인기에 새로운 언어의 소리 패턴을 배울 수 없다는 일반적인 느낌이 있지만, 우리의 작업은 역사적으로 그것이 모든 사람에게 사실이 아니라는 것을 보여주었습니다"라고 말했습니다. "이 연구에서 우리는 tVNS가 제가 본 다른 어떤 개입보다 개인차를 더 많이 줄여 준다는 것을 알게 되었습니다"

 

“이 접근법은 언어 학습 능력의 자연스런 가변성에 대한 놀이 영역을 평준화시키는 것일 수 있습니다.”라고 Leonard는 덧붙였습니다. "일반적으로 사람들은 언어 학습이 얼마나 어려운지에 대해 낙담하는 경향이 있지만, 첫 번째 세션 후 13 %에서 15% 더 나은 결과를 줄 수 있다면 그들은 계속하고 싶어할 것입니다"

 

연구원들은 현재 tVNS를 사용한 더 긴 훈련 세션이 영어 사용자가 구별하기 어려운 두 가지 음색을 구별하는 방법을 배우는 참가자의 능력에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 테스트하고 있으며, 이는 현재 연구에서 크게 개선되지는 않았습니다.

 

미주 신경의 자극은 수십 년 동안 간질을 치료하는 데 사용되어 왔으며 최근에는 우울증에서 염증성 질환에 이르는 광범위한 문제에 대한 이점과 관련이 있지만 이러한 이점이 정확히 어떻게 부여되는지는 명확하지 않습니다. 그러나 이러한발견의 대부분은 가슴에 이식 된 임펄스 발생기를 포함하는 침습적 형태의 자극을 사용했습니다. 대조적으로, 단순하고 비 침습적인 미주 신경 자극을 사용하여 학습에 상당한 향상을 불러 일으킬 수있는 능력은 훨씬 저렴하고 안전한 임상 및 상업적 응용으로 이어질 수 있습니다.

 

연구자들은 tVNS가 뇌의 넓은 범위에 걸쳐 신경 전달물질 신호를 광범위하게 강화하여 학습을 촉진하여 제시되는 청각 자극에 대한 주의를 일시적으로 높이고 장기 학습을 촉진한다고 의심하지만, 이 메커니즘을 검증하기 위해서는 더 많은 연구가 필요합니다.

 

Chandrasekaran은 “우리는 완전히 비 침습적이고 안전한 방식으로 강력한 학습 효과를 보여주고 있으며, 이 기술은 잠재적으로 뇌졸중 후 재활과 같은 광범위한 소비자 및 의료 응용 프로그램으로 확장할 수있게 합니다. “다음 단계는 근본적인 신경 메커니즘을 이해하고 뇌의 가소성을 극대화 할 수있는 이상적인 일련의 자극 매개 변수를 설정하는 것입니다. 우리는 tVNS를 뇌 손상을 입은 개인의 재활을 향상시킬 수있는 강력한 도구로 봅니다”

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원본 논문 : Llanos F, McHaney JR, Schuerman WL, Yi HG, Leonard MK, Chandrasekaran B. 

Non invasive peripheral nerve stimulation selectively enhances speech category learning in adults. npj Science of Learning. 2020;5(12).

 

출처 : Science Daily, npc Science of Learning

 

 

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