日本東北大學研究生院生命科學研究科的陳俊宇（博士課程2年級）、生駒葉子助教、松井廣教授（同時任職於研究生院醫學系研究科）等人的研究闡明，在小鼠迷走神經上安裝袖套電極，並於學習訓練後立即實施迷走神經刺激（VNS），可進一步增強數日後出現的學習成績提升效果。這一實驗結果證明經由末梢神經向大腦傳遞的信號，可能透過包括血管運動和代謝在內的腦內環境變化參與鞏固記憶。該成果有望推動開發大腦潛在學習能力和恢復能力的腦刺激法。相關研究成果已發表在《iScience》的8月25日刊上。
圖1 透過迷走神經刺激促進學習表現的概要。讓小鼠進行水平視動性眼球運動（HOKR）範式學習，並在每次訓練結束後立即透過植入左側頸部的袖套電極刺激迷走神經。接受迷走神經刺激（VNS）的小鼠群在訓練當天並未觀察到明顯變化，但在訓練後的第2天（Day2）和第5天（Day5）進行學習效果檢驗時，學習表現顯著提高。此外，我們發現VNS會引起小腦片葉周圍腦血容量的變化，並且反覆刺激還會誘發腦血管的節律性波動。根據這些結果，迷走神經刺激可能透過改變包括腦血管運動在內的腦內環境，從而支持學習記憶的鞏固。圖中的角色分別示意包繞於小鼠迷走神經的袖套電極，以及參與腦血管擴張和收縮的血管平滑肌。（圖片提供：東北大學）
大腦與軀體依靠迷走神經相連，大腦透過迷走神經調節內臟功能，反之，來自內臟的資訊也傳遞給大腦。對迷走神經進行電刺激的VNS（迷走神經刺激）目前已在難治性癲癇等病症中投入臨床應用。
此前研究已知，進行迷走神經刺激後，信號首先被傳遞至腦幹的孤束核，並激活多個區域。但腦內發生了怎樣的生理變化，未能得到充分闡明。
為此，研究團隊調查了VNS如何影響學習成績以及腦血管、代謝環境。
研究團隊以小腦片葉發揮重要作用的水平視動性眼球運動（HOKR）學習為對象進行了調查。HOKR學習是一種透過反覆的經驗使配合水平方向移動的視覺刺激移動眼球、穩定視野的反應得到改善的運動學習，被用作研究小腦可塑性和運動學習機制的模型。
研究人員透過植入小鼠頸部的袖套電極進行VNS，調查了對腦內非神經系統，尤其是血管和星形膠質細胞的影響。為調查從軀體向大腦傳遞信號帶來的影響，將袖套電極安裝在左頸部迷走神經上。
首先，為調查VNS會引發腦內環境的何種變化，研究人員利用光纖光度法檢測了在運動學習中發揮重要作用的小腦的血流量的波動。
結果發現，小鼠每次接受VNS刺激時，都會隨刺激產生一過性血管擴張（血流量增加）。
後續實驗在第1天以間隔1小時、每次15分鐘共4輪的訓練。VNS組在每次訓練結束後立即實施20分鐘的VNS，無刺激組不施加該刺激；研究人員分別在第1天、第2天、第5天測定眼球運動，評估學習效果。
實驗結果顯示，兩組小鼠的當日成績幾乎未見提升，第2天成績出現顯著上升，第5天成績進一步提高。尤其是VNS組，觀測到其學習成績明顯高於無刺激組。
研究還證實，VNS能夠誘導腦血容量的節律性變化，血管運動量的變動量越大，學習成績越好。該指標未來有望作為預測長期記憶鞏固的標誌物。
松井教授表示：「我們發現，迷走神經刺激會引起腦內血容量的節律性變動。這種血管活動可能透過調節腦的能量代謝，形成支持訓練後記憶鞏固的腦內環境。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：iScience 117413.
論文：Vagal nerve stimulation induces vascular oscillations and enhances long-term learning
作者：Chen JU, Ikoma Y, Matsui K (2026)
DOI：doi.org/10.1016/j.isci.2026.117413
