Nedavne studije neuronauke istražuju kako stimulacija nekih nerava, posebno vagusnog nerva, pomoću električnih impulsa utiče na nervnu aktivnost u mozgu sisara. Poznato je da vagusni nerv, najduži kranijalni nerv u ljudskom telu, igra ključnu ulogu u regulaciji otkucaja srca, varenju, stresu i drugim fiziološkim procesima.
Neki nalazi sugerišu da stimulacija vagusnog nerva može poboljšati plastičnost mozga, što je njegova sposobnost da se reorganizuje nakon iskustava. Ovo bi zauzvrat moglo olakšati perceptivno učenje, proces kojim ljudi i druge životinje postaju bolji u razlikovanju i tumačenju različitih senzornih inputa.
Istraživači sa Medicinskog fakulteta Univerziteta u Njujorku krenuli su da dalje istražuju efekte stimulacije vagusnog nerva (VNS) na nervnu aktivnost i perceptivno učenje kod miševa. Njihovi nalazi, objavljeni u Nature Neuroscience, sugerišu da stimulacija vagusnog nerva poboljšava performanse miševa na zadatku perceptivnog učenja aktiviranjem centralnog holinergičkog sistema.
„Pre otprilike 10 godina, mnogo ljudi ovde u SAD bilo je uzbuđeno zbog potencijala VNS-a da promoviše neuroplastičnost, poboljšava rezultate oporavka nakon neuroloških oštećenja ili čak poboljšava performanse normalnog mozga“, Robert C. Froemke, koautor knjige list, rekao je za Medical Kspress.
„Ovo je dovelo do… velikog kolektivnog napora u mnogim laboratorijama, proučavanja VNS-a i učenja motora za sticanje veština i auditivno perceptivno učenje od 2017–2021. Bili smo deo tog tima koji je radio na miševima sa neverovatnim alatima za proučavanje neuronskih kola, ali vagusni nerv kod miša je veoma mali.“
Da bi sproveli svoje eksperimente procenjujući uticaj VNS stimulacije na moždanu aktivnost i učenje miševa, Froemke i njegove kolege su prvo morali da razviju novu malu elektrodu i odgovarajući zadatak perceptivnog učenja. Nakon toga, tim je formulisao hipotezu o tome kako bi VNS mogao poboljšati senzornu percepciju (tj., šta bi se aktiviralo ili promenilo u mozgu da jeste).
„Obučili smo miševe na slušnom zadatku“, objasnio je Froemke. „Morali su da ližu levo kad god su čuli jedan zvuk (ton A) i da ližu desno za bilo koji drugi zvuk. Ako su drugi zvuci bili veoma bliski tonu A, zadatak je bio izazovan i mogli su da se zbune, kao u oku doktora kada morate da čitate sve manja i manja slova na očnom grafikonu“.
Kako su miševi postepeno učili da završe zadatak perceptivnog učenja, istraživači su stimulisali svoj vagusni nerv koristeći elektrodu koju su razvili. Istovremeno, oni su takođe zabeležili aktivnost u slušnom korteksu životinja (uključenom u obradu zvukova), kao i u locus coeruleus moždanog stabla i bazalnom prednjem mozgu, dva regiona uključena u pažnju.
„Otkrili smo da zaista VNS može povećati obuku i poboljšati percepcijsku diskriminaciju izvan granica postignutih samo treningom i naporom“, rekao je Froemke. „Međutim, potrebno je neko vreme, nekoliko nedelja svakodnevnog treninga i stimulacije da se vide trajni dobici na najizazovnijim nivoima težine. Takođe smo identifikovali neuronske promene koje podržavaju ovo perceptivno poboljšanje.“
Dokazi koje je prikupio tim na Univerzitetu u Njujorku sugerišu da kod miševa VNS aktivira centralni holinergički sistem, neuronsku mrežu koja koristi neurotransmiter acetilholin za komunikaciju sa drugim neuronima i podržava različite funkcije mozga. Utvrđeno je da aktivacija ove neuronske mreže zauzvrat poboljšava performanse miševa u zadatku perceptivnog učenja koji su razvili.
U budućnosti, nedavni rad Froemkea i njegovih kolega mogao bi pomoći da se poboljšaju metode za stimulaciju vagusnog nerva, dok bi eksperimentalni zadatak koji su razvili mogli koristiti drugi istraživači za sprovođenje daljih studija koje ispituju vezu između VNS-a i perceptivnog učenja.
U svojim sledećim studijama, istraživači planiraju da sprovedu dalje eksperimente procenjujući potencijal VNS-a za povećanje efikasnosti kohlearnih implantata.
„Mnogi ljudi sa gluvoćom koji imaju kohlearne implantate bore se da mnogo iskoriste uređaj, čak i mesecima ili godinama nakon implantacije, a trenutno ne postoji tretman koji bi pomogao u obnavljanju sluha i poboljšanju funkcionalnosti“, dodao je Froemke.
„Mislimo da i kod životinja i kod ljudi korisnika kohlearnih implantata možemo koristiti VNS da bismo ubrzali i poboljšali upotrebu ovih neverovatnih medicinskih uređaja.“
