科學家們發現藉由對大腦進行非侵入式刺激能夠提升語言能力達 13%
我們都知道不能訓練一隻老狗學新把戲，但如果是訓練一位老人學一種新語言呢？
成年大腦限制
先前的研究顯示，讓年輕的小孩子學會一種新語言，可能要比他們的父母、或甚至更年長的兄弟姊妹來得容易。一項新研究提供了一解決方法來跳出這個演化上的阻礙。
藉由經過耳朵使用微小且無法察覺的腦部刺激，科學家們發現，比起那些沒有經過刺激的人，經過腦部刺激的成人在辨識外語語調的能力上獲得了改善。這個記憶效果甚至可以持續到刺激停止後的試驗中。這個由科幻小說所帶來腦部入侵靈感能夠幫助成年人克服自身大腦的限制。
在這項最近發表於科學期刊《習得科學》（Science of Learning）的研究中，作者們解釋了，導致語言習得在人類生活後期較為困難的部分原因在於，比起童年時期，成人時期的大腦已經不具有同樣的塑性（plasticity）─或者是重新塑造突觸網路（synaptic network）的能力來適應新的資訊。研究團隊寫到：「人類是很優秀的感知學習者。但是，一個顯著且證據充分的例外在於成年人習得非母語語言的項目上。」
刺激神經
不過，最近的研究發現，若將對神經系統的刺激搭配行為上的刺激，可造成塑性改善及記憶回復。為了針對語言學習進行測試，該研究團隊設計了一個小的外耳設備，以非侵入式的方式、透過不會痛的電脈衝，來刺激受試者的經皮迷走神經（transcutaneous vagus nerve，tVNS）。
為了測試 tVNS 會如何地影響語言習得，研究人員招募了一組母語為英語的成人共 36 人，並讓他們聆聽且試著辨識四種不同的華語聲調，這是一個對英語母語者而言特別困難的任務，因為他們並不習慣說或聽聲調語言（tonal language）。
匹茲堡大學（University of Pittsburg）聲音大腦實驗室的博士後研究員暨本發明的主要作者的費南多·亞諾斯博士（Fernando Llanos）說到，展示 tVNS 在這塊領域的有效性可能大體地證明對認知學習是有幫助的。他解釋：「展示非侵入式周圍神經刺激能夠讓語言學習變容易這件事，能夠有潛力地打開在廣泛的領域中改善認知表現的大門。」
實驗內容與結果
針對 36 位受試者，研究團隊將他們分成三個不同組別，並接受以下的刺激：一、在聆聽兩種較困難的華語聲調時接受刺激；二、在聆聽兩種較簡單的華語聲調時接受刺激；以及三、在沒有接受刺激下聆聽聲調的控制組。每一個組別都被要求要聆聽並且辨識他們所聽到的聲調。
匹茲堡大學聲音大腦實驗室負責人暨研究共同作者的巴拉特·查德拉瑟卡蘭教授（Bharath Chandrasekaran）表示，從他們對華語聲調的測試當中所學習到的事也可以概括至其他的語言上。他說到：「對於觀測刺激的效果有多麼特定這方面而言，華語是一個很棒的測試平台，但我們認為刺激的效果應該能概括至學習其他語言的聲音模式上。」
研究人員發現在聆聽較簡單聲調時接受刺激的受試者的表現優於其他組的受試者，在辨識聲調上比起其他受試者平均好了 13%，並在該能力上以兩倍快的速度達到頂峰。有趣的是，相較於控制組，在聆聽並辨識較困難的聲調時接受刺激的組別並沒有表現出非常顯著的改善。
加利福尼亞大學舊金山分校（University of California, San Francisco）神經外科助理教授暨本研究的共同作者的馬修·里歐納德教授（Matthew Leonard）說，這項研究的結果可能可以使具有不同語言能力的成人學習者之間的競爭環境平衡。他提到：「此方法可能正平衡人類語言學習能力上自然差異的競爭環境。一般而言，人們容易因為語言學習困難而感到沮喪，但若是可以在他們的第一階段後給予 13-15% 的較佳成果的話，他們就比較有可能想要繼續學習下去。」
研究人員也發現，簡單聲調與刺激組甚至能夠在沒有刺激之下良好地辨識新的且較簡單的聲調例子。這暗示此方法有很強大的潛力來一般化。
未來目標
至於大腦裡面發生了什麼事來使得這件事發生，研究人員假設這可能與暫時地提升了大腦中很大區域的注意力有關，使得新的刺激更容易被處理。為了確認，需要進行更多的實驗。
伴隨著未來更多的研究，查德拉瑟卡蘭教授表示在未來兩年到五年間，顧客可能可以獲得一項使用此研究的產品，特別是對那些腦損的病患而言。他說到：「我們的下一步是要了解底層的神經機制，並建立能夠最佳化大腦塑性的理想刺激參數組。我們將 tVNS 視為一項強大的工具，來使大腦受損的人提升復原速度。」
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 www.tomorrowsci.com
參考資料：
- Wells, S., (2020, August 7). Scientists Discover Brain Hack that Improves Language Abilities By 13%. Inverse
- Lianos, F. et al., (2020, August 6). Non-invasive peripheral nerve stimulation selectively enhances speech category learning in adults. Science of Learning. doi.org/10.1038/s41539-020-0070-0
- 圖片來源：https://www.inverse.com/innovation/neural-stimulation-language-device?fbclid=IwAR0J_NOhOhuBJaN85w3I_kB9l0ahJczRa0oNhL9nBw90jrsbYWFV4zkG4jo（圖：Leonard Lab/UCSF/Jhia Louise Nicole Jackson）
