有节奏地持续刺激指尖，可显着改善该手指的触摸灵敏度。波鸿鲁尔大学(RUB)的副教授Hubert Dinse博士领导的研究小组分析了该过程对大脑的影响。科学家使用脑电图(EEG)记录了与触觉加工相关的大脑区域的神经元活动。他们能够观察到活动随时间的变化-可能说明了学习过程。该团队于2020年6月30日在人类神经科学前沿报告了他们的发现。

通过重复学习

在日常生活中，人们通过练习和重复学习，这可以通过称为神经元可塑性的大脑过程实现。这种可塑性过程的细胞基础的一个突出例子称为长期增强作用，即神经元提高与其连接的其他神经元的沟通效率的能力。

类似于长期增强的节律性神经元活动，RUB团队开发了一种基于刺激的学习方法。由此，有节奏地刺激诸如视觉或触觉之类的感觉。一个经过充分研究的例子是指尖的电刺激，如果以正确的频率给药，则可以提高指尖的触觉灵敏度。研究表明，这种指尖刺激会导致体感皮层发生明显的可塑性过程。但是，尚未证实长期增强作用是否是这些过程的基础。

两组，两个实验

RUB的神经科学家在具有EEG录音的志愿者中研究了基于刺激的学习。他们的目标是评估在学习过程中神经元的活动及其发展。因此，他们对两组受试者进行了两次实验。第一个实验用作对照研究，以确认通过该实验中使用的可充气膜进行空气刺激的方法对触摸灵敏度的影响与已建立的电刺激方法相同。在这种情况下，无法使用电子版本，因为它会使带有电子伪像的EEG录音信号失真。

在第二个实验中，志愿者在指尖上接受了40分钟的上述无痛空气刺激。同时，用EEG测量测试对象的体感皮层中的活性。科学家们专注于与手部感觉处理相关的大脑区域。

神经细胞适应其活动

“使用脑电图对大脑活动进行测量，我们能够证明大型细胞团在活跃的刺激阶段使其活动适应刺激的频率。该反应在20分钟内保持稳定，没有任何习性迹象，这非常相似细胞长期增强作用”，该研究的第一作者Marion Brickwedde博士解释说。

此外，科学家还能够观察到神经元对刺激的反应如何随时间变化。他们发现与事件相关的电位的形状正在改变，这些电位代表了大脑中的刺激过程。20分钟后，与事件相关的α节奏去同步也减少了，α节奏是对触觉刺激的典型反应。

“这些过程可能代表了触觉大脑区域的兴奋性变化，即直接可观察到的学习过程。尚不可能得出明确的结论，即此处施加的手指刺激实际上会触发人类感觉运动皮层的长期增强作用。但是考虑到先前的发现，例如，这两个过程都依赖于相同的神经元受体类型，因此，越来越多的证据证明了这一点。” Marion Brickwedde解释说。