Stimulation des Vagusnervs kann Wahrnehmung von Geräuschen verbessern

Säugetiere können ihre Fähigkeit, Gehör, Sehkraft und andere Sinne zu interpretieren trainieren. Eine Studie im Mausmodell zeigt, dass dieses Wahrnehmungslernen durch die Aktivierung des Vagusnervs verbessert werden kann.

Unter der Leitung von Forschern der NYU Langone Health konzentrierte sich die Studie auf den Vagusnerv. Experten untersuchen seit langem, wie man diesen milden elektrischen Impulsen ansprechen kann, um unter anderem Hörprobleme zu behandeln. Allerdings waren die Studienergebnisse bisher uneindeutig und zugrunde liegende Mechanismen blieben unklar.

Besseres Unterscheiden von Tönen mit Vagusnervstimulation

Um genauer zu untersuchen, ob die Stimulation des Vagusnervs das Wahrnehmungslernen fördern kann, nutzen die Forschenden ein Mausmodell: Sie trainierten 38 Mäuse, Musiktöne zu unterscheiden. Zunächst verbesserte sich die Leistung bei allen Tieren, sie machten mit der Zeit immer weniger Fehler. Tiere, deren Vagusnerv nicht stimuliert wurde, erreichten nach etwa einer Woche Training ihr Maximum. Nagetiere, die eine Nervenstimulation erhielten, verbesserten sich weiter und machten bei den meisten Tests durchschnittlich etwa zehn Prozent weniger Fehler als vor der Simulation. Darüber hinaus machten die Mäuse dieser Gruppe bei den schwierigsten Tests, bei denen sie sehr ähnliche Töne unterscheiden mussten, nur halb so viele Fehler wie ihre Artgenossen.

In einem zweiten Teil der Studie untersuchten die Forschenden, wie und wo die Stimulation des Vagusnervs das Gehirn beeinflusst. Die Ergebnisse zeigten, dass die Technik die Aktivität im cholinergen basalen Vorderhirn erhöht, einer Region, die an Aufmerksamkeit und Gedächtnis beteiligt ist. Als das Team stattdessen diesen Bereich während der Nervenaktivierung unterdrückte, erzielten die Nager keine zusätzlichen Lernvorteile.

Erhöhung der Neuroplastizität

Darüber hinaus konnte das Team zeigen, dass die Stimulation des Vagusnervs die Neuroplastizität im auditorischen Kortex erhöht. Bei diesem Prozess können sich die Gehirnzellen besser an neue Erfahrungen anpassen und Erinnerungen bilden können. Dies kann zu langfristigen zellulären Veränderungen führen, die es ermöglichen, dass neue Fähigkeiten noch lange nach dem Training erhalten bleiben, so die leitende Autorin der Studie Kathleen Martin. Sie weist darauf hin, dass die gezielte Beeinflussung des Vagusnervs zur Verbesserung des Hörvermögens unter Experten umstritten war, da frühere Studien an Tieren keine signifikanten Verbesserungen zeigten.

Die neue Studie legt nahe, dass die Methode tatsächlich funktionieren kann, auch wenn die Ergebnisse länger auf sich warten ließen, als die Forscher ursprünglich erwartet hatten, so die Autoren. Diese Verzögerung, fügt Martin hinzu, könnte zum Teil darauf zurückzuführen sein, dass die elektrischen Impulse, die bei dieser Technik verwendet werden, die Versuchstiere ablenken können, die dann Zeit brauchen, um sich an die Empfindung zu gewöhnen.

Vagusnervstimulation – Potenzial bei der Anpassung von Cochlea-Implantaten

Die Autoren stellen fest, dass die Stimulation des Vagusnervs zur Verbesserung des Hörvermögens weit über die Maximierung der musikalischen Fähigkeiten hinausgehen kann. Wahrnehmungslernen ist eine Schlüsselkomponente sowohl für das Verstehen einer neuen Sprache als auch für die Anpassung an Cochlea-Implantate. „Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial der Stimulation des Vagusnervs, die Verbesserung des Hörvermögens durch Cochlea-Implantate zu beschleunigen“, hebt Studienautor Dr. Robert Froemke hervor.

Auf Grundlage ihrer Ergebnisse planen das Team als Nächstes, die Stimulation des Vagusnervs an Nagetieren mit Cochlea-Implantaten zu testen, um zu sehen, ob sie deren Funktion verbessert, so Froemke über künftige Forschungsprojekte. Er gibt aber auch zu bedenken, dass der Vagusnerv beim Menschen viel größer und komplexer ist als bei Mäusen – die Auswirkungen einer Stimulation könnten sich möglicherweise unterscheiden.