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記憶變差、反應變慢,神經退化是怎麼一回事?

研之有物│中央研究院_96
・2017/05/07 ・3991字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 532 ・七年級

從基礎研究,了解神經退化原因

失智症是個難解的神經退化疾病,國內外科學家皆投入大量研究,希望找出病理機制以研發新藥。但人腦的神經網絡複雜程度,遠超出目前理解範圍,在用藥之前,無論是科學家或是我們自己,都需要對神經網絡有更清楚的認識。

中央研究院生物醫學科學研究所的陳儀莊特聘研究員,帶領團隊與跨領域專家合作,除了研究神經細胞與神經膠細胞之間的影響,亦盼能以亨丁頓舞蹈症為模型,發展可沿用於治療其他神經退化疾病的藥物。

神經退化疾病,至今仍無藥可醫

2016 年年底,美國一個著名的大藥廠宣佈了其研發 27 年的失智症藥物,在臨床研究上效果不佳。消息一出,無論是科學家、病人或投資者都很沮喪,全美生技股市甚至降了 8-10 %。在這個低迷的氣氛中,曾得過諾貝爾生理學暨醫學獎的生物學家 David Baltimore 站出來鼓勵大家:

其實我們對神經細胞還不夠了解,如果夠了解,很多問題我們會事先想到。我們應該更努力發展新的科技,並加強分享資訊和數據,才能成功。

在台灣,距今十幾年前政府就開始推動藥物發展,例如 NRPB 生技醫藥國家型科技計畫。而在 2012 年立法院的臨時議案中,數十位立法委員聯合簽名,要求政府會同中研院研發改善失智的抗體與藥物。這幾年來,我們社會老年化的狀況更為嚴重,報紙上社會版面常出現因家人無力長期照顧失智長輩而發生的悲傷故事。

但羅馬不是一天蓋成,若只急著研究藥物的藥效,而忽略全面的了解,就很容易出差錯。例如當科學家發現一個新藥物可以修復退化神經細胞的功能時,若在尚未了解此藥物是否造成身體其他組織的副作用時, 就立刻進行開發,此藥物在臨床實驗失敗的機率就很高,因此藥物研發應更深入。

人腦的神經網絡複雜程度遠遠超出目前的理解範圍,這也是為什麼至今仍無藥物可快速根治神經退化疾病的原因。國內外科學家尚在努力地從基礎研究了解人腦的神經網絡,中央研究院也投入大量心力在此領域中,其中一個研究方向是以研究神經細胞為主體,探討神經細胞和其他腦細胞(包括神經膠細胞)之間的影響。

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本文透過陳儀莊特聘研究員的解說,一同從基礎出發,先了解自己的神經網絡,並探討如何發展神經退化疾病模型,進而開發藥物的可能性。

在吃藥前,先認識自己的神經網絡

人腦中的神經網絡各司其職,包含神經細胞、星形膠質細胞、血管、少突膠質細胞、微膠細胞。圖/洪宗宏繪製

人腦的神經網絡中,負責連結神經網絡的「神經細胞」最為重要,神經細胞活動時會有很多電位經過,電位傳導地越快,神經網絡傳遞功能效果越好。但在傳導電位的過程中,如何避免「短路」?就靠「少突膠質細胞」將神經細胞包起來保護。而在腦中佔了 85% 的「星形膠質細胞」,就像支持整個國家發展的基礎工作人員,非常重要。

「星形膠質細胞」一腳連接神經細胞、一腳連接血管,幫助神經細胞接收養分、並協助清理代謝廢物。

個子很小的「微膠細胞」數量很少,僅佔全部腦細胞的百分之五,他們彷彿人腦中的警察,看到壞東西會將之吞噬。當看到發炎狀況時,會釋放出細胞激素 ( cytokine ) 殺死入侵的細菌或抗發炎。幾乎所有的神經退化疾症都和微膠細胞的失能有關。但微膠細胞是個雙面刃,如果它分泌太多細胞激素也會傷害神經細胞,這種情況在人腦老化時很容易發生。

血液中的葡萄糖,經過星形膠質細胞變成乳酸,再進入神經細胞轉成能量。圖/洪宗宏繪製; 圖說改編/林婷嫻、 張語辰

能吃就是福,對於神經細胞而言,順利獲取能量是一件很重要的事。血液中的葡萄糖,會先經過星形膠質細胞變成乳酸,乳酸再進入神經細胞轉成能量。這個乳酸釋放、吸收與轉換能量的過程,有時候效果會變差,對長期記憶的形成及維繫造成不利影響。

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Cristina M. Alberini 博士的研究室曾以實驗證實(註一),在老鼠負責記憶的海馬迴組織中打入大量乳酸,發現老鼠的記憶變好了,因為神經細胞獲得很充足的能量、得以順利運作。所有的記憶的形成和維持,都依賴神經網絡順利運作。如果有人變得健忘,可能是這個神經網絡傳導效果變差了,若能透過增加神經細胞能量的方式,來促進神經網絡傳導效能,也許可以改善失智,以前的記憶也許並不是消失,而是無法順利傳導。

神經退化原因:壞蛋白質堆積致禍

便秘是因為廢物阻塞在腸道,會導致極不舒服的感覺,嚴重時甚至會喪失生活和工作的能力。對人腦中的神經細胞而言,若無法順利代謝壞蛋白質,則會導致堆積成斑塊,也會阻礙神經傳導功能,嚴重甚至造成神經退化疾病,例如失智症、亨丁頓舞蹈症、漸凍人等等。

腦脊髓液流過神經網絡,幫助神經細胞代謝不好的蛋白質,例如造成失智症的類澱粉蛋白( A-β )。圖/洪宗宏繪製;圖說改編/林婷嫻、張語辰

但神經細胞如何倒垃圾呢?就要靠「腦脊髓液」幫忙。星形膠質細胞的腳會包住血管和神經細胞,在血管和星形膠質細胞中間形成一個極小的空間,足以讓大腦中的腦脊髓液通過,把存在於神經細胞的壞蛋白質帶出腦部加以排除、以防堆積成斑塊,例如造成失智症的類澱粉蛋白(A-β)。當腦脊髓液流通地越順暢,代謝效果就越好。

如果家裡突然出現一個隕石,越來越大,越來越大,那你正常的生活機能就會喪失。這就是蛋白質斑塊對神經細胞的威脅。

許多種神經退化疾病的神經細胞,都有蛋白質不正常堆積的情形,包含亨丁頓舞蹈症(下圖 A)、阿茲海默症(下圖 B)、帕金森氏症 、及漸凍人。年輕的時候,神經細胞會把壞蛋白質分解或排出,小小的微膠細胞也會跑來試著吞噬壞蛋白質,如果排清和吞噬的能力好,壞蛋白質累積在腦中就會少。但壞蛋白質終究還是會累積,當累積越來越多,會在神經細胞周圍(或細胞中)累積成一大坨斑塊,導致神經細胞死掉、神經網絡傳導功能降低,這就是神經退化疾病產生的原因之一。

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不同神經退化疾病中,神經細胞都有蛋白質不正常堆積的情形。資料來源/Christopher A Ross & Michelle A Poirier, Nature Medicine 10, S10 – S17 (2004) 圖說改編/林婷嫻、張語辰

為了神經細胞好,你有理由多睡覺

Maiken Nedergaard 博士的研究室,以老鼠做了一個實驗(註二),在腦膜打進去不同分子大小的染料,觀察染料如何隨著腦脊髓液在腦中流動擴散。紅色的染料分子比較大,綠色的染料分子比較小。他們發現腦脊髓液流動擴散的效果,和「年齡」及「睡眠」息息相關。

年輕的老鼠(左方腦切片)與年老的老鼠(右方腦切片),年老的老鼠腦脊髓液流通擴散的效果差很多。資料來源/Dr. Maiken Nedergaard , The nightlife of the brain (2/11 . 2015; NIH Seminar) 圖說改編/林婷嫻、張語辰

如上圖所示,年輕的老鼠(上方腦切片)腦脊髓液流通效果很好,大分子的紅色染料和小分子的綠色染料遍布腦中混成黃色,大小分子在腦中跑得差不多快。但年老的老鼠(下方腦切片)就不是這樣了,只有小分子的紅色染料透過腦脊髓液傳輸得比較快,大分子的綠色染料還是停在從腦膜打入的位置、沒什麼移動。

無論是老鼠或人類,年紀增長之後腦中的代謝功能都會變差,進而出現神經退化,這是個殘酷的事實。

但先別數著年齡哭泣,大家可以從現在開始好好地睡覺,而且要睡飽。因為在 Dr. Maiken Nedergaard 的實驗中,發現睡覺時神經膠細胞會變小,讓腦脊髓液流通的空隙變大、流速變快,是清理神經網絡中壞蛋白質的最佳時機。

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為了讓神經細胞順利清理廢物,每個人都需要好好睡個覺。

以亨丁頓舞蹈症為模型,發展神經退化疾病藥物

了解神經網絡之後,下個目標是藉由神經退化疾病的動物模型,了解哪些機制影響發病,藉以找出用藥的機會。

失智症是老年最常見的神經退化疾病,但病因相當複雜、目前並無完善的動物模型。而「亨丁頓舞蹈症」只有一個基因突變就造成疾病,現階段已經有相當好的動物模型供科學家探討。

陳儀莊與研究團隊從亨丁頓舞蹈症著手研究藥物發展,是由於亨丁頓舞蹈症和其他神經退化疾病有類似的病理機制,例如神經細胞都會有壞蛋白質堆積的狀況、沒辦法正常分解。若有藥物能藉著促進壞蛋白的分解來治療亨丁頓舞蹈症,就能進一步探討同樣的藥物是否也能用於治療漸凍人或失智症等其他神經退化疾病。

人的身體中,所有東西都是雙面刃。

在藥物成功開發前,很多人希望專家可以先告訴自己吃什麼病就會好、吃什麼會糟,但陳儀莊提醒,神經網絡是個相當複雜的系統,每個食物的作用也很複雜,並非一言就能定之。希望大眾可以從認識自己的神經細胞開始,進而了解如何保護神經網絡正常運作。

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另外,亨丁頓舞蹈症會透過基因代代遺傳,目前在世界上有些落後地區仍認為罹患此病可能是家族受到妖魔附身或詛咒,這是對於神經退化疾病不夠了解而產生的誤會。其實神經退化疾病並不會危害他人,反而是病人因為無法好好走路、容易跌倒,或是忘了自己有沒有吃過飯,造成自身的危險。在藥物成功開發前我們都能做到的事,是對神經退化疾病更加了解,照顧好自己的神經網絡,也願意為病友及家屬提供協助。


延伸閱讀

  • 在神經細胞世界裡探險!專訪神經科學家陳儀莊
  • 陳儀莊的個人網頁
  • 中研院知識饗宴「敵我難料──神經退化疾病中的星形膠質細胞」
  • 註一. Gao et al., 2016, PNAS 113: 8526- 8531.
  • 註一. Suzuki et al., 2011, Cell 144: 810-823.
  • 註二. Xie et al., 2013, Science 342: 373-377.
  • 註二. Kress et al., 2014, Ann. Neurol. 76: 845-861.
  • Kao* , Lin* et al., 2017, Human Molecular Genetics (doi: 10.1093/hmg/ddw402).
  • Chiu*, Lin*, Chuang*, Chien* et al., 2015, Human Molecular Genetics 24: 6066-6079.
  • Liu Y-J et al., 2015, FEBS Letters 2015, 589: 432-439
  • Liu Y-J et al., 2015, Human Molecular Genetics 24: 787-801.
  • Hsiao et al., 2014, Human Molecular Genetics 23: 4328-4344.
  • Lin et al., 2013, Mol. Cell Biol. 33:1073-1084.
  • Ju et al., 2011, Journal of Cell Biology 194: 209 – 227.
  • Huang*, Lin *, 2011, PLoS ONE 6: e20934.
  • Chou et al., 2005, Journal of Neurochemistry 93: 310-320.

執行編輯|林婷嫻  美術編輯|張語辰

CC 4.0

本著作由研之有物製作,以創用CC 姓名標示–非商業性–禁止改作 4.0 國際 授權條款釋出。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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50 歲的健康決定 70 歲的大腦!給「三明治世代」的失智症精準防護指南
PanSci_96
・2026/05/08 ・1912字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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本文由 AI 協助生成,內容經編輯審閱。

上有高堂老母要照顧、下有孩子要養,你是正處於 45 到 55 歲的「三明治世代」嗎?2025 年的台灣,正式邁入了每五人就有一位長者的「超高齡社會」。看著逐漸年邁的父母,許多人心中最大的恐懼就是:「萬一他們失智了怎麼辦?」甚至會擔心:「我以後也會這樣嗎?」

不過,好消息來了!隨著科學進步,失智症的防治已經從過去的「晚期無奈照護」,轉向「極早期精準預防」。醫學研究更發現,阿茲海默症的病理變化,其實在症狀出現的 15 到 20 年前就已經悄悄開始。這代表著,45 到 55 歲的中壯年時期,正是扭轉大腦命運的黃金窗口!

對抗失智的新武器:血液檢測與清除病灶的新藥

過去要確診阿茲海默症,往往得依靠昂貴的腦部影像檢查或是讓人心驚膽戰的腰椎穿刺。但近年來高精準度的血液檢測(例如血漿 p-tau217)已經有了突破性的發展。這意味著,未來我們或許只需透過簡單的抽血,就能在中年時期提早揪出大腦裡堆積的壞蛋白,精準預測未來的失智風險。

不僅診斷變簡單,治療也有了顛覆性的改變。近期有幾款能清除腦中類澱粉蛋白斑塊的新藥(如 Lecanemab 與 Donanemab)陸續問世並取得核准。它們能真正做到「疾病修飾」,也就是直接清除病灶、延緩認知衰退,而不是只求減輕症狀。

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然而,這些新藥所費不貲,一年自費可能高達百萬台幣,且健保尚未全面給付。這殘酷的現實提醒我們:提早做好財務規劃(例如有長照或外溢機制的商業保險),並且將焦點放在「前端預防」,絕對比生病了才找藥吃來得划算許多。

權威期刊《刺胳針》點名!你不可忽視的 4 大護腦重點

國際頂尖醫學期刊《刺胳針》(The Lancet)的最新報告指出,只要我們能控制好生活中的某些風險因子,理論上就能預防或延緩高達 45% 的失智症發生!針對中壯年族群,有四個關鍵因子絕對不能忽視:

1. 壞膽固醇(LDL)過高

以前我們只知道高膽固醇會傷心血管,現在發現它也超級傷腦!過高的壞膽固醇不僅影響腦部供血,還可能促使類澱粉蛋白生成與堆積。控制好膽固醇不再只是為了護心,更是為了護腦。

2. 視力與聽力衰退

中年開始出現的老花眼、初期白內障,或是因長期戴耳機受損的高頻聽力,千萬別當作「老了正常」就不理它。根據感官剝奪假說,視覺與聽覺輸入的減少會讓大腦接收到的刺激變少,進而加速皮質萎縮。戴上合適的眼鏡或助聽器,就是低成本又高效益的護腦手段!

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3. 睡眠「碎片化」

工作壓力大,總是睡睡醒醒嗎?研究指出,對 30 到 40 歲的中壯年來說,睡眠的「連續性」比「總時數」更重要!大腦的膠淋巴系統主要在深層睡眠時進行「大掃除」,清除澱粉樣蛋白等代謝廢物。如果睡眠頻繁被打斷,大腦裡的垃圾越積越多,未來的認知功能自然會亮起紅燈。

沒空又不想花大錢?「在地版麥得飲食」與「週末戰士」來救駕

大家都知道防失智的「麥得飲食(MIND Diet)」能降低 53% 的阿茲海默症風險,但天天買藍莓、羽衣甘藍實在太傷荷包。別擔心,台灣在地食材其實就是最強的護腦寶庫!

我們可以把進口莓果換成同樣富含花青素的「桑椹」,或是抗氧化超強的「芭樂」和「紅龍果」。昂貴的綠色葉菜,用菜市場一把幾十塊的「地瓜葉」或「空心菜」就能完美取代;豐富的 Omega-3 脂肪酸,可以從台灣人熟悉的「虱目魚」和「鯖魚」中攝取(記得避開油炸!)。用「苦茶油」代替橄欖油,就能吃出台味十足的高 CP 值護腦餐。

至於運動,如果你總是感嘆平日上班太累沒空,頂尖期刊《Nature Aging》的研究給你了一個科學解方:做個「週末戰士」吧!研究證實,把一週需要的中高強度運動(約 150 到 300 分鐘)集中在週末一兩天完成,例如去爬個台北象山或台中大坑步道,預防失智的效果和每天規律運動的人幾乎沒有顯著差異。

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結語:為大腦開個「認知存摺」吧!

過去的失智症宣導常訴諸恐懼,但我們應該將它轉化為「大腦資產管理」的概念。就像存退休金一樣,45 到 55 歲正是為大腦累積「認知存摺」的最佳時機。我們有高達 45% 的風險是可以自己掌控的。

這個週末,不妨帶爸媽去吃一頓少油煎鯖魚配燙地瓜葉的護腦大餐,再一起去附近的步道走走流點汗。這不僅是照顧長輩,減輕未來的負擔,更是為自己的大腦超前部署,一起迎向精準又健康的樂齡未來!

參考資料

  1. Study Details | NCT07232667 | Digital Technology for Active and Healthy Ageing in Taiwan
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「滿腦子塑膠?」–顯微鏡揭露健康危機
顯微觀點_96
・2025/12/02 ・2337字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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本文轉載自顯微觀點

塑膠垃圾早已是全球性的環境難題。除了塑膠製品丟棄成為海廢後,隨波漂流跨越國境影響生態外,大量廢棄物流入海洋、陸地並分解為塑膠微粒,可能隨著食物鏈進入魚貝類,最後再回到餐桌,在在引發健康疑慮。

大腦裡的塑膠湯匙

今年二月,一篇發表於《自然醫學》(Nature Medicine)期刊的研究指出,人體大腦中發現的塑膠微粒量大到相當於一整支塑膠湯匙,且可能與失智症相關,更是引發全球關注。

美國新墨西哥大學藥學系教授馬修・坎彭(Matthew Campen)的研究團隊,以 2016 年和 2024 年的死者器官樣本,分析微塑膠與奈米塑膠(microplastics and nanoplastics, MNPs, 後續統稱為塑膠微粒)在主要器官系統中的相對分布。

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過去透過顯微光譜學(visual microscopic spectroscopy methods)已觀察到肺、腸道與胎盤等器官中存在塑膠顆粒,但這些方法多半受限於觀察粒徑大於5微米的塑膠微粒,更細小的奈米塑膠則難以被偵測到。

因此,坎彭團隊結合化學分析與顯微觀察,運用了多種互補的技術,包括熱裂解氣相層析質譜儀(Py-GC/MS)、衰減全反射式傅立葉紅外線光譜儀(ATR–FTIR),以及搭配光學與電子顯微鏡,為分析化學提供「看得見的」證據。

他們證實了人體腎臟、肝臟和大腦中皆存在塑膠微粒,主要成分為聚乙烯(PE),其他聚合物濃度則較少。而和肝臟或腎臟相比,腦組織中的聚乙烯比例更高。以透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy, TEM)觀察到腦中的塑膠微粒呈奈米級碎片狀,尺寸多小於 200 nm,寬度不到 40 nm。

研究團隊在平均年齡 45 至 50 歲的死者腦組織中觀察到,每克腦組織約含 4800 微克的塑膠微粒,佔腦質量的 0.48%;且相較於 2016 年樣本,2024 年的大腦塑膠量增加近 50%。

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「這意味著我們大腦的 99.5% 是腦,其他則是塑膠。」坎彭如此說道。

團隊分析失智症患者的腦樣本後發現,塑膠微粒濃度更高,且明顯分布於發炎細胞區域與血管壁沿線。研究推測失智症與塑膠微粒之間可能存在關聯,但尚無法證明因果。因為失智症典型症狀如腦萎縮、血腦障壁受損與清除機制不佳,也可能導致塑膠微粒更易累積、濃度升高。因此,仍需改進分析技術與更大規模的研究,以釐清塑膠微粒對神經健康的真實影響。

腦組織發現塑膠微粒
使用偏光顯微鏡和電子顯微鏡觀察腦組織切片,發現存在塑膠微粒。圖片來源:坎彭團隊研究論文(Fig. 2)

調查塑膠微粒的名偵探

要找出肉眼看不見的塑膠微粒,無疑像大海撈針一樣,而這正是顯微鏡技術發揮關鍵作用之處。

顯微鏡是目前辨識塑膠微粒最重要的工具之一。由於塑膠顆粒的尺寸從幾毫米到幾奈米不等,外觀、顏色、透明度差異極大,肉眼觀察幾乎無法分辨。透過顯微鏡,不僅能觀察形態與結構,還能搭配光譜分析,確認化學組成。

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光學顯微鏡是最基礎的工具,可快速辨識顏色、大小與形狀。若搭配偏光濾鏡或螢光染劑,可提高透明塑膠的辨識度。這種方法操作簡便、成本低,常用於初步篩選樣本,但解析度受可見光繞射限制(約200 nm),對奈米級塑膠仍力有未逮。

而螢光顯微鏡與共軛焦雷射顯微鏡則能提供更清晰的影像與深度資訊,適合觀察顆粒在細胞或組織內的分布。不過,染劑與天然有機物反應時,仍可能造成誤判。

當需要更高解析度時,便是電子顯微鏡登場的時候。掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy, SEM)能清楚呈現微塑膠表面的粗糙度、裂紋與附著物;若結合能量散射 X 光譜(EDS),還能分析表面元素,確認是否為碳基塑膠。穿透式電子顯微鏡(TEM)則是研究奈米塑膠的關鍵,能觀察到顆粒內部結構與與細胞交互作用的情形。

除此之外,原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)也是研究塑膠微粒的重要工具。它以極細的探針在樣本表面掃描,達到原子級的立體圖像,不僅能觀察顆粒粗糙度,還能分析硬度和附著力,對研究塑膠老化或表面污染吸附特別有用。

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另一方面,由於單靠影像無法證明顆粒成分,因此常會結合如微傅立葉紅外光譜(μ-FTIR)或微拉曼光譜顯微鏡(μ-Raman)等光譜分析技術,準確辨認不同聚合物類型。

坎彭團隊的研究正是運用這些技術層層驗證,不同顯微影像共同構成一條完整的證據鏈,塑膠微粒在人體中的分布情形得以現形。

先以偏光顯微鏡觀察、定位組織切片中的「折射性顆粒」,並在肝、腎中見到1–5 µm的桿狀或顆粒狀結構,以及在腦部觀察到小於1 µm的顆粒。

再利用掃描式電子顯微鏡(SEM)搭配能譜分析(EDS)觀察這些「疑似塑膠」的顆粒表面形貌與化學組成,驗證這些顆粒是主要由碳與少量氧構成,而幾乎沒有金屬或矽元素的塑膠。最後使用穿透式電子顯微鏡(TEM)來觀察奈米級的塑膠微粒。

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從光學顯微鏡到電子顯微鏡,從紅外光譜到拉曼分析,這些儀器不只完成研究採樣,更是環境真相的揭露者。每一項技術都像是不同層級的偵探工具,拼湊出塑膠在環境與人體之間的行蹤。

塑膠顆粒
塑膠微粒可能隨著食物鏈進入魚貝類,最後再回到餐桌。圖片來源:Adobe Stock

參考資料:

  • Nihart, A.J., Garcia, M.A., El Hayek, E. et al. Bioaccumulation of microplastics in decedent human brains. (2025). Nature Medicine,31, 1114–1119https://doi.org/10.1038/s41591-024-03453-1
  • Kalaronis, D., Ainali, N. M., Evgenidou, E., Kyzas, G. Z., Yang, X., Bikiaris, D. N., & Lambropoulou, D. A. (2022). Microscopic Techniques as Means for the Determination of Microplastics and Nanoplastics in the Aquatic Environment: A Concise Review. Green Analytical Chemistry, 3, 1–54.
  • Human brain samples contain an entire spoon’s worth of nanoplastics, study says

延伸閱讀:

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顯微觀點_96
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