经皮颈迷走神经刺激(tcVNS)对视觉检测任务学习记忆无增强作用：一项挑战认知增强潜力的复制研究

《Scientific Reports》：Transcutaneous cervical vagus nerve stimulation (tcVNS) does not enhance learning and memory performance in a visual detection task

本研究针对快速技能培训的社会需求，探讨非侵入性经皮颈迷走神经刺激(tcVNS)能否加速学习。研究人员通过四日合成孔径雷达(SAR)图像识别训练，比较主动tcVNS与假刺激对34名健康受试者学习效果的影响。结果显示，刺激组在即时、1日、30日及60日随访中均未表现出学习准确性、警觉性或反应抑制的显著改善。探索性分析提示刺激强度与学习效果呈负相关，符合倒U型剂量反应曲线。这项发表于《Scientific Reports》的研究强调了参数优化和生物标志物验证在神经调控研究中的关键意义。

　　

在技术飞速发展和职业需求不断更新的时代背景下，快速掌握新技能已成为现代社会的刚性需求。无论是疫情期间急需培训的医护人员，还是军事领域需要快速适应新装备的作战人员，都对高效学习技术提出了迫切需求。迷走神经刺激作为一种潜在的认知增强手段，近年来受到广泛关注。其中，经皮颈迷走神经刺激(tcVNS)因其非侵入性特点，为健康人群的学习提升带来了新的可能。

传统侵入性迷走神经刺激(iVNS)早在20世纪90年代就被批准用于难治性癫痫治疗，临床观察发现其不仅能控制癫痫发作，还能改善患者的注意力、决策能力和多种记忆功能。机制研究表明，迷走神经刺激通过激活蓝斑-去甲肾上腺素(LC-NE)系统，进而影响杏仁核、海马等关键脑区，促进长时程增强(LTP)和脑源性神经营养因子(BDNF)表达，从而增强神经可塑性和记忆巩固。

然而，当研究从临床人群转向健康受试者，特别是使用非侵入性刺激方式时，结果却变得不一致。有些研究报告taVNS能改善姓名-面孔联想记忆，有些则发现刺激效果有限。这种不一致可能源于刺激参数、任务类型和个体差异等多种因素。在此背景下，荷兰应用科学研究组织(TNO)的Dana Ravestein团队决定对McIntire等人2019年报告阳性结果的研究进行直接复制，探讨tcVNS在视觉检测学习中的确切效果。

研究人员采用了与原始研究高度相似的四日训练方案，34名健康参与者需要学习在合成孔径雷达(SAR)图像中识别特定车辆。参与者被随机分为主动tcVNS组和假刺激组，在训练前后接受刺激，并在训练结束后1日、30日和60日进行随访测试。除了主要的学习任务，研究还评估了参与者的警觉性(PVT任务)、反应抑制能力(SST任务)以及情绪和睡眠状态。

关键实验技术包括：使用gammaCore设备进行经皮颈迷走神经刺激，参数设置为25Hz频率、1000μs脉冲宽度；合成孔径雷达(SAR)任务包含目标识别和变化检测两个子任务；心理运动警觉任务(PVT)评估警觉性；停止信号任务(SST)测量反应抑制能力；通过阳性负性情绪量表(PANAS)和斯坦福嗜睡量表(SSS)评估情绪和睡眠状态。

SAR任务结果显示，所有参与者在四日训练中表现均有提升，表明学习确实发生。然而，与假刺激组相比，主动tcVNS组在任务准确性或反应时上均无显著优势。这一零结果在即时测试和长期随访中均保持一致。

警觉性任务分析表明，tcVNS对心理运动警觉性无显著影响。停止信号任务数据显示，刺激组与对照组的停止信号反应时(SSRT)无统计学差异，说明tcVNS未能增强反应抑制能力。

问卷评估发现，tcVNS对情绪状态或睡眠质量均无显著影响。尽管研究期间参与者的困倦程度和睡眠时间存在日间波动，但这些变化与刺激条件无关。

探索性分析揭示了关键发现：本研究中使用的平均刺激强度(26.35)显著高于McIntire研究(18.19)。进一步分析显示，刺激强度与目标识别准确性呈负相关，符合倒U型剂量反应曲线。

讨论部分指出，零结果可能源于多种因素。最重要的解释是刺激强度过高可能超过了最佳范围，导致效果抑制而非增强。这种倒U型关系在神经调控研究中常见，符合耶基斯-多德森定律关于唤醒水平与绩效的关系。方法学上，以唇部抽动作为刺激剂量指标缺乏生理验证，无法确认迷走神经是否真正被激活。参与者异质性(47%为女性)和任务参与度差异也可能掩盖了潜在效果。

该研究的意义在于，即使严格复制先前报告阳性结果的研究方案，仍可能得到零结果，这凸显了神经调控研究中参数优化和个体化方案的重要性。研究者强调这并非"失败"的复制，而是为领域提供了重要警示：细微的方法学差异可能显著影响认知结果。未来研究需要整合生理生物标志物验证、个体化剂量调整和更完善的假刺激控制，才能准确评估tcVNS的认知增强潜力。