大多数人都习惯于生活中戴着耳机，也认同这些小设备能够影响我们的情绪。但如果这些耳机不仅仅是帮助你通过播客入睡，或者用AC/DC的音乐为你跑步前打气，而是提供更直接的刺激呢？当然，刺激量很小——比如每晚15分钟，30赫兹频率下4毫安的电流，低到几乎难以察觉。
根据UAB大学最近的一项研究，这种程度的刺激足以改善失眠的乳腺癌幸存者的睡眠质量并降低白天的疲劳感。在UAB的另一项新研究中，帕金森病患者在45分钟物理治疗前接受15分钟的刺激，症状得到了持久改善。
在这两项研究中，参与者都使用了一对连接到小型黑色设备的水凝胶耳机，该设备看起来有点像数字音乐播放器。该设备产生电流，通过耳道进入人体，而耳道中布满了迷走神经的纤维。这非常重要，因为迷走神经是副交感神经系统的信息高速公路。交感神经系统让我们紧张起来，负责众所周知的"战斗或逃跑"反射。而副交感神经系统则相反，它发出镇静信号，让身体知道是时候"休息和消化"了。
这些耳机由UAB研究员威廉·"杰米"·泰勒博士开发并获得专利，他是UAB生物医学工程系教授，也是UAB神经工程与脑机接口中心的领军人物。
近15年来，泰勒一直在证明通过耳朵刺激迷走神经——这一过程被称为经皮耳迷走神经刺激（transcutaneous auricular vagus nerve stimulation，简称taVNS）——可以产生广泛的影响。他和合作者已证明，taVNS可以提高学习速度、增强注意力、减少焦虑、提升运动表现并抑制炎症。2017年，泰勒创办了一家小型企业IST, LLC，开发将特殊耳机与新型专有刺激器结合的设备。该刺激器产生的脉冲频率如此之高，以至于完全感觉不到。该产品的名称体现了其多方面的用途：BRAIN Buds（大脑耳机），代表"通过神经技术增强韧性、适应性和智力"。
2026年2月，泰勒在德克萨斯大学达拉斯分校脑健康中心举办的技术博览会上展示了BRAIN Buds。"这是我第一次向公众展示BRAIN Buds，反响非常热烈，"他说。
这种兴奋部分源于2025年UAB在20名乳腺癌幸存者中进行的研究结果。经过两周每晚睡前30分钟的家庭使用，参与者的失眠严重程度指数得分下降了25%。她们入睡速度提高了37%，夜间觉醒次数显著减少。这些自我报告的结果通过分析女性佩戴的活动追踪器得到了验证，这些追踪器在不干扰睡眠的情况下监测她们的睡眠。"但对我们的参与者来说最重要的结果是，癌症疲劳减少了27%。"泰勒说，"这是在两周内实现的具有临床意义的缓解，而传统设备需要四到八周。"
以下是taVNS如何以及为何有效的一些详细信息——以及UAB正在进行的一些有前景的研究。
taVNS的工作原理
迷走神经从心脏、肺、肠道和其他器官收集关于当前状况的信息，包括称为细胞因子的促炎信号的强度。这些信号被传递到脑干，然后传递到其他大脑区域，特别是参与调节警觉性、注意力和运动学习的蓝斑-去甲肾上腺素系统。大脑的指令通过迷走神经传回，在那里它们可以快速调整心率和呼吸率，促进消化，并通过抑制细胞因子产生来减少炎症。
理想情况下，交感和副交感系统保持平衡，既能提供足够的警觉性、肌肉紧张度和炎症来应对威胁，同时仍能让我们有休息和能量储备来专注于生存所需的其他一切。但许多状况，包括抑郁、焦虑、失眠和慢性炎症，都与过度活跃的交感系统有关。
2003年在UAB获得行为神经科学博士学位的泰勒是耶基斯-多德森曲线的忠实粉丝，该曲线绘制了绩效质量与唤醒水平之间的关系。一个无聊的学生在考试中表现不佳，缺乏动力的短跑运动员在比赛中也是如此。但一个压力过大的高年级学生，担心她的ACT成绩将决定她整个未来，也会表现不佳，正如一位奥运滑冰运动员因感到承担着全国的期望而难以完成高难度跳跃。在传统的钟形曲线顶点有一个最佳点，在这个点上，适当的应激或唤醒水平可以达到最佳表现水平。
泰勒推测，向迷走神经发送电信号可以帮助运动员和其他精英表现者找到这个最佳点。这不是盲目猜测。近150年来，医生们都知道按摩颈部可以抑制癫痫发作。原因在于，这样做会操纵迷走神经，因为它从器官通向大脑。这一见解启发了迷走神经刺激（VNS）设备的开发，这些设备已获得FDA批准用于控制癫痫发作，并从2025年开始用于治疗难治性抑郁症。这些设备将导线直接连接到颈部的迷走神经，并包括植入胸部的电池包和刺激器。它们有效但昂贵，手术费用达数万美元，并带来任何重大手术的风险。
与手术设备相比，泰勒一直在推进非侵入性迷走神经刺激的最新技术。在空军研究实验室和DARPA（政府专注于尖端技术的机构）的资助下，泰勒创建了一种taVNS设备，帮助国防部员工更快地学习语言，并帮助无人机飞行员在长时间值班期间保持专注。下一步是关注将实验室原型与可行的临床产品区分开来的"人为因素"。
大多数taVNS设备，包括欧洲医疗监管机构批准用于治疗抑郁的一种设备，都夹在外耳的一个褶皱上。这种狭窄的金属-皮肤连接导致了泰勒所说的"第一代"或"传统"taVNS设备的不适"咬合"感。
泰勒的专利水凝胶耳机是"第二代"。它们提供了广泛的电导接触区域，以避免咬合感。而且由于它们延伸到耳道，它们位于迷走神经纤维比外耳更丰富的区域。它们还同时通过双耳发送信号。泰勒表示，所有这些都有助于在较低功率下实现更好的刺激。
接下来是针对三个重点领域进行更大规模的试验：失眠、抑郁和慢性炎症。这种"三重威胁"影响了数千万美国人，许多研究人员认为炎症是失眠和抑郁的关键组成部分。
"这需要几项研究来证明，但我认为如果我们能用迷走神经刺激治疗炎症，这些其他问题也会得到纠正，"泰勒说。
目前，taVNS和BRAIN Buds正处于临床验证阶段。他们正努力向FDA提交新的510(k)申请，为taVNS建立新的临床适应症。"我们的临床工作重点是通过使taVNS可扩展，为治疗神经系统功能障碍建立新的护理标准，"泰勒说。"我们对解锁新的治疗选择感到兴奋。"
"这需要几项研究来证明，但我认为如果我们能用迷走神经刺激治疗炎症，这些其他问题也会得到纠正。"
—威廉·"杰米"·泰勒博士
taVNS治疗帕金森病
亚历克斯·埃文乔博士是UAB残疾健康与康复科学参与中心（CEDHARS）内适应性人类表现实验室的主任，是一名持证物理治疗师，也是物理治疗系的助理教授。她还在攻读康复科学博士学位，泰勒是她的博士导师。
去年，埃文乔和泰勒发表了taVNS在帕金森病患者中一项引人入胜的试验结果。"我们知道运动对神经有保护作用，"埃文乔说。"但帕金森病患者通常对运动有异常的心血管反应。"即使他们锻炼，心率也不会像同龄健康人那样升高。而提高心率被认为是运动帮助大脑的主要原因之一。"我们想知道我们是否能改善这类患者的心脏对运动的反应，他们无法获得这些益处，"埃文乔说。
在这项研究中，11名参与者使用taVNS设备进行15分钟的刺激，然后进行45分钟的物理治疗，使用专为帕金森病患者设计的流行Power Moves锻炼。另一组11名参与者做了同样的事情，尽管他们的taVNS设备被设置为不提供刺激。（参与者不知道他们属于哪一组。）参与者在六周内保持了这种常规，共12次访问。
两组在平衡和运动评分方面都显示出改善，这些评分测量帕金森病症状的严重程度，包括震颤、肌肉僵硬和姿势稳定性。但接受主动taVNS的组显示出更大的改善，在运动期间心率增加了近30%，而没有接受刺激的参与者心率增加不到12%。在一个月后的随访访问中，主动组也保持了他们的收获，而不像对照组。接受运动前taVNS刺激的患者在运动评分方面的收益保持了15%以上。
埃文乔说，这一早期研究证实的假设是，"神经调节可能'预热'大脑，使运动的益处持久。"
"神经调节可能'预热'大脑，使运动的益处持久。"
—亚历克斯·埃文乔博士
埃文乔目前正在为帕金森病患者进行更大规模的试验。她还与UAB物理医学与康复系副教授瑞秋·考恩博士合作，对脊髓损伤患者进行taVNS的初步试验。患者将参加一种广泛使用的治疗干预措施，称为高强度步态训练。"我们计划在患者进行这种训练前使用刺激来调节自主神经系统，"埃文乔说。
埃文乔补充说，taVNS和物理治疗是很好的组合，部分原因是从业者已经熟悉一种略有不同的电刺激方法，即经皮电神经刺激（TENS），许多物理治疗师用它来帮助肌肉疼痛的患者。"从理解和报销的角度来看，从TENS到taVNS不会是巨大的飞跃，"埃文乔说。
"我也想将taVNS应用于其他疾病，"埃文乔说。"我认为任何可能影响神经系统的神经系统疾病的患者都可能受益。"
正在研究：taVNS治疗蛛网膜下腔出血
taVNS的抗炎效果引起了泰勒的合作者马歇尔·霍兰德博士和杰西·琼斯博士的兴趣，他们都是神经外科系的教员。
霍兰德是一名助理教授，专攻功能性神经外科手术，包括脊髓刺激器、迷走神经刺激器和深部脑刺激器的植入，所有这些"本质上都使用电力来改变神经系统的工作方式，"他说。霍兰德对不安腿综合征的神经调节有浓厚的研究兴趣，这源于他住院医师期间的一个有趣病例。一位在返回就诊时提到，脊髓刺激器植入后，脊髓疼痛略有改善，"但他说，'我非常兴奋的是我的不安腿综合征好多了，'"霍兰德回忆道。外科医生最初认为这是一种安慰剂效应，但在多次随访后，他们确信这是一种真实反应，刺激正在降低交感神经系统的活动。"这现在是我的研究重点，"霍兰德说。
在一次会议上，霍兰德展示了脊髓刺激对自主神经和血流的短期影响的数据——植入后约一个月，血管更充分地开放，血压下降，然后回到人的正常基线。这激发了琼斯的想法，琼斯是一名专攻治疗血管疾病的副教授。像琼斯这样的介入神经放射科医生经常被要求修复脑部破裂的血管，这种类型的中风称为蛛网膜下腔出血。使用夹子或线圈修复血管解决了问题。但当血液渗入大脑和颅骨之间的空间时，会引发强烈的炎症反应。大约30%的患者，这种反应会失控，引发另一种称为血管痉挛的危机——血管收缩，严重限制流向大脑的氧气，导致中风。
"血管痉挛是毁灭性的，"霍兰德说。"进入血管痉挛的40%到50%的人将留下永久性神经缺陷。有一天你走过病人房间，他们清醒并与家人交谈，第二天他们可能就在生命支持上。"霍兰德和琼斯有兴趣研究脊髓刺激或taVNS是否能降低交感神经系统反应和神经炎症因素。"当我们认识到血管痉挛时，它就像一列失控的货运列车，"霍兰德说。"我们的假设是刺激可以防止列车离开车站。"
"血管痉挛像一列失控的货运列车，当我们认识到它时。我们的假设是刺激可以防止列车离开车站。"
—马歇尔·霍兰德博士
霍兰德和琼斯正在与泰勒和他的研究生克里斯蒂安·洛佩兹·布兰科合作进行一项小型临床试验，该试验将研究有血管痉挛风险的蛛网膜下腔出血患者使用taVNS和脊髓刺激与当前标准治疗的对比。由于taVNS是非侵入性的，"它易于部署，这可以使它几乎在任何地方都成为一种治疗方法，而不是像UAB这样的专门中心，"霍兰德说。"脊髓刺激器稍微复杂一些，但我们不知道它们是否更有效。无论如何，这项研究的结果可能导致改变实践的试验，特别是对于有先前风险因素的患者。"
这项已经开始招募参与者的初步研究主要是为了收集进行更大规模试验所需的数据。"我们正在收集血液和脑脊液，我们希望看到的是接受刺激的患者的神经炎症级联反应减少，"霍兰德说。"我们才刚刚开始，但如果我们在血液中看到这种信号，我们将有证据表明我们可以解决这个问题，而这个问题对患者的影响可能是毁灭性的。"
UAB更多taVNS研究
校园内的研究人员正在与泰勒合作，在各种项目中研究taVNS：
- 吉莉安·汉密尔顿博士，儿科系助理教授，已获得阿拉巴马儿童医院基金会Kaul儿科研究所的资助，测试在UAB新生儿重症监护室抱着婴儿前，给父母使用taVNS会话是否可以减轻压力并增强配对纽带。
- 吉滕德拉·乌斯瓦特博士，心理学系教授，正在在持续的慢性疲劳综合征和长期新冠研究中使用taVNS。
- 维克多·马克博士，物理医学与康复系副教授，正在与泰勒的研究生阿里别克·萨尔塔耶夫合作，研究taVNS方法在功能性神经疾病患者中的使用。
- 阿努沙·阿达维科图博士，土木、建筑和环境工程系博士后研究员，获得了UAB国际公民研究中心的公民新兴学者奖，研究taVNS对提高自闭症谱系障碍成人驾驶安全性的影响。
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