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論亞斯伯格與程式人的共同特質

程式人雜誌
・2013/10/07 ・5630字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

文 / 陳鍾誠 (國立金門大學資工系助理教授)

簡介

說到「亞斯伯格」症候群,可能很多人都不知道,但如果說「自閉症」,那應該很多人都可以從字面聯想到一些意義。

以下是維基百科對「亞斯伯格症候群」的解釋:

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亞斯伯格症候群(英語:Asperger syndrome,簡稱AS),又名阿斯伯格綜合征或亞氏保加症,是一種泛自閉症障礙,其重要特徵是社交困難,伴隨著興趣狹隘及重複特定行為,但相較於其他泛自閉症障礙,仍相對保有語言及認知發展。

雖然很多專家認為「亞斯伯格症候群」與「高功能自閉症」是有所區分的,但今天我們不想落入這樣的爭論, 我們只想透過「亞斯伯格」的人格特質,反過來映射到現今高科技領域的一群重要的主體:「程式專業人士」的身上。

因為、我們發現,「程式人的特質」與「亞斯伯格的症狀」之間,有很多類似的特徵,而這些特徵是瞭解「程式人」的 重要線索,我們希望藉由這樣的類比來更進一步瞭解這些「高科技領域」的主角。

3418243489_2696f5fdb4透過這樣的類比與對照,我認為有可能揭開「高科技管理」的一些盲點,特別是對於「程式人管理」上,會有重要的啟發。 而且、當我愈深入這個議題時,就愈來愈覺得,如果能夠足夠深入的理解「亞斯伯格」的特質,對很多「深受這種特質困擾」 的「程式人」或「科技專家」而言,將會是一個改善家庭生活的重要關鍵,因為很多「程式人」都深陷在這樣的困境中 而難以掙脫,甚至可能因此而造成「家庭破碎」的問題,這是我之所以要探討這個問題的原因。

亞斯伯格的特質

在很多探討「自閉症」與「亞斯伯格」的書籍與文章當中,我們大致可以歸納出下列這些特質。

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  1. 不玩家家酒,無法或不願進行角色扮演遊戲。
  2. 無法採用其他人的角度來看事情,同理心有障礙 (也有人說是「缺乏與人情感接觸的能力」)。
  3. 對特定領域產生高度專注的固著現像,只想談論該領域的事務,離開該領域後就無所適從 (也有人說是「行為固著、抗拒改變」) 。
  4. 難以理解臉部表情、身體語言、以及辦公室政治的微妙互動方式。以及委婉的說法、隱喻、轉喻等曲折的暗示方法。

有幾部電影曾經拍攝關於「自閉症」與「亞斯伯格」相關的主題,像是《雨人》,《星星的孩子》、《我的名字叫可汗》等等。

而且、原本並不相關的很多心理疾病,例如「自閉症、注意力缺陷多動障礙、躁鬱症、抑鬱症和精神分裂症」等等,經過近來的研究之後, 卻發現似乎有相關的傾向,像是以下文章中就介紹了「 台灣大學的一項研究 」發現以下現象:

近日發表於權威期刊「刺胳針」(The Lancet)的研究發現,這些精神疾病在基因上都出現同樣的變異,為精神病醫學研究上的重要發現。 … 在於DNA中有4個特定區塊與精神疾病都有關,其中有兩種基因已確定在部份的鈣離子通道(calcium channels)上,鈣離子通道為負責傳遞訊息到大腦的神經元。

然而、將這些症狀歸類為疾病,其實容易造成貼標籤的誤導。我認為這種特性只是在「性格與大腦運作機轉之常態分布底下」, 偏向其中一端的情況而已。

根據我所閱讀的資料,我想、如果我們將「自閉」、「亞斯伯格」、「領域專家」、「程式專家」等等排列在「同理心」的軸線光譜中, 我認為很可能會有以下的情況。

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aspergerSpectrum

當然、勢必有人會問我,以上圖譜的分布有何根據,我只能說,我無法回答,這是我心裏一個直觀的分類法,沒有學術理論或實驗支持, 只有從閱讀的文章中感覺到這樣的傾向而已 (我無意進行任何論戰,我也不是這方面的專家)。

以下是我們歸納出這個圖譜的一些線索:

自閉症學生特質與醫療介入

自1943、1944年分別由肯納與亞斯柏格兩位學者提出對一群孩童的觀察後,”缺乏與人情感接觸的能力”、”行為固著”、”抗拒改變”等特殊孩童的特質在近幾十年來逐漸被研究重視。而自閉症這個診斷也隨著歷年來對此症狀的更多瞭解逐漸增加,盛行率從2.5~72/萬人都被報告過。由於自閉症是連續性光譜,嚴重度從輕度到重度不等,有些自閉症孩童需在特殊教育環境下接受老師們協助,而有些自閉症孩童則可以在普通班,和一般孩子們相處、學習。

謎樣自閉症成因揭密!認清3大迷思

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大約每1萬人有10到15名自閉症患者,男女患者比例約4:1,通常在幼兒2歲半以前就可以被發現。…

台大跨國團隊解開自閉症分子機轉機制,研究發現,拓撲異構酶抑制劑可能會在神經細胞中對基因轉錄的影響,此發現證明以化學物或基因突變的方式而破壞拓撲異構酶,將可導致自閉症及其它神經發育疾病,此結果發表在最新一期Nature期刊中。

亞斯伯格症是什麼?, 2010-10 親子天下雜誌17期

亞斯伯格症(Asperger’s syndrome)是自閉症的亞型,屬於廣泛性發展障礙(Pervasive Development Disorder)的一種,主要是神經心理功能異常,導致學習與生活適應困難,男女比約八比一。自閉症的主要特質是「人際互動困難」、「語言溝通困難」與「特殊╱過度執著的行為」。而自閉症亞型的亞斯伯格患者在人際互動上較主動,但技巧差;語言發展大致正常,但不擅於社交溝通;同時對特殊興趣的投入程度相當相當高。

兩性大腦功能互異 男擅長理解女擅長管理

國立陽明大學教授洪蘭今天在一場座談會中表示,女性大腦中管理情緒部分較發達,永遠記得先生的缺點,也比較擅長管理;男性數理觀念則較強,理解能力勝過女性。…

洪蘭指出,男女差異從小可發現,例如女生文靜,男生好動調皮,女生愛洋娃娃,男生愛戰爭遊戲,主要受到荷爾蒙分泌影響,就算給男生洋娃娃,男生還是會用洋娃娃來打架。

程式人的特質

當我們看清楚上述的「亞斯伯格」症狀之後,再對照到男女大腦的強項與弱點,我們似乎可以對「自閉症患者,男女患者比例約4:1」 與「亞斯伯格症男女比約八比一」這個現像找到一個合理的解釋。

女性大腦對「情緒管理的部分較發達」,而男性大腦對「邏輯理解的能力較強」,這很可能是為何「自閉症」與「亞斯伯格症」男女比例如此懸殊的原因。

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而我們這篇文章中的主角:「程式人」的特質,就可以從這裏看出端倪了!

寫程式是一項需要「高度邏輯推理、理解能力」的工作,因此我們往往在很多「程式開發大會」,像是「Google IO」、「Microsoft Dev Days」 或者是台灣的「COSCUP」、「MOPCON」、「OSDC」等開放原始碼的程式活動中,總是看到人山人海,但大部分的參加者都是男生 (雖然不少招待人員是女生)。

這種現像與男女大腦的結構似乎有所關聯,因為程式領域需要「高度的邏輯推理、理解能力」,而這正是男生大腦的強項!

但是、當我們看到這些表面現像時,卻往往很容易忽略背後所衍生出來的一些較深層的特性,而這些特性才是本文想探討的重點。

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程式人的管理

台灣的企業其實不太會管理「程式人」,於是往往用「極權式」的方法對待程式人,結果是程式人被迫在壓力下去做不想做的事情, 而不是讓他們盡力的去發揮自己的專長,自動自發的解決問題,於是我們在「軟體與網路領域的產業」似乎都很難生存,科技也始終停留在「代工導向」的產業之中。

相反的、像是 Google 、 Amazon、 Apple 與其他矽谷的公司,他們透過「較自由」的方式去讓程式人發揮,因此在「軟體與網路領域的產業」 似乎就表現的比較優秀。

那麼、程式人應該用甚麼方式領導呢?我們能否從「亞斯伯格」的身上得到一些啟發呢?

讓我們在次看看所搜尋到的文獻,看是否能找出一些線索:

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如何理解亞斯伯格孩子

充分了解亞斯伯格孩子的特質,才能對症下藥。一般對亞斯伯格孩子常見的錯誤認知有:一、有暴力攻擊傾向;二、不聽話;三、講出刻薄惡毒的話;四、非常自我中心。 易曼解釋,亞斯伯格的孩子在校常因情緒問題而出現攻擊行為,但核心問題源自於他們無法理解社會規則,如「為什麼要排隊?」、「他怎麼可以作弊!」。

跟同學起衝突之後,老師愈想制止孩子的行為,他們愈會本能的揮拳亂踢。但其實他們只是用原始的方式反應情緒,並不是有暴力傾向,亞斯伯格孩子長大後反而是常被霸凌的對象。

面對大人的指令,亞斯伯格孩子會斬釘截鐵的說「不要」:見長輩不打招呼、上課不聽話、玩遊戲不排隊,完全不給大人面子,其實是因為那些事情對他們毫無意義,抗拒行為就高。

曾有個孩子對爺爺懷有敵意,常說出「我要殺死你」等恐怖話語,但其實他不是那個意思,只是不知道如何用言語表達自己的情緒;

他也許曾聽過這句話,以為生氣時就是要這樣說。亞斯伯格的孩子無法察言觀色、感同身受,因此同學傷心的哭泣,他們可能還自顧自的哈哈笑,讓人以為他們真沒同理心。

如何幫助自閉症的孩子-宋維村醫師

如果要比記憶力、精細功能動作等,我比不上自閉症,若比堅持力,我也比不上自閉症及亞斯伯格症。從我自己的角度來看,我們每個人都有所殘缺,因為相對於我們週邊的人,別人都也有比我們好的部分,跟比我好的人相比,我就是殘缺。所以若是以這個觀點來看,我們比較能理解、接受及欣賞所有的孩子。

我常常在想,因為現在的科技還沒有辦法把每個人都變成正常,所以比較阿 Q 的想法就是,幫忙他運用他的特長來生活。

舉一個很簡當的例子,在科學上有一些重要的人,包括愛因斯坦及牛頓都具有亞斯伯格症的特徵,他們對於某些事情上的執著,可以連續花二十個小時在想一個數學問題; 而一個台灣的天才可能花兩小時,我可能花兩分鐘,想不通就算了,丟掉。

所以這些人會成功,執著是很重要的。我們要把這些孩子的特長結合他們的固著性、固執性。尤其是對於亞斯伯格症的孩子,他們的語言、及某些事物上的理解力相當好, 高功能自閉症在機械性的活動上較好,而理解分析的能力較亞斯伯格症差。

如果能利用他們這些特長,很有可能他們將來較能突破現況,而不是一昧的專注於他的人際關係不好。牛頓他半年不換衣服也沒有人管他,他穿同一套衣服長達半年,不管在任何場合,就算是女王要召見他也是一樣。但是這並不損他在物理及數學上的貢獻。

如何與亞斯伯格症的同學互動

1、簡潔、明確、肯定的表達方式。

2、明確告知你不喜歡的,以及你可以接受的其他行為。

3、預先告知。

針對以上的這些「對待亞斯伯格」的建議,我覺得在很多方面,或許也是適用在「程式人」身上的,像是可以將上述的三點歸納為「簡潔、明確、預先告知」,我就認為是與程式人溝通的好方式,

盡可能別假設「程式人」會設身處地的替「同事、下屬或主管」著想,因為這些需要高度的「角色扮演能力與情緒智商 EQ」, 下指令應該態度尊重,但是不要因為「過度考慮個人感受」,而採取委婉迂迴的方式表達,這樣很容易造成訊息的遺失。

程式人的家庭問題

如上所述、男生與女生在生理與大腦結構的不同,造成男性對「邏輯理解」較強,但對「情緒理解」較弱, 因此、對於女生而言,男生基本上已經是個「情緒理解障礙者」,難怪會有人寫出「男人來自火星,女人來自金星」 這樣的書籍,來描述男女之間的差異所造成的相互理解問題。

但是、程式人又是落在「社交能力圖譜」當中較左邊的一群,相較於女生落在右邊而言,更是一種不可理解的「外星物種」, 因此、程式人的家庭問題常常也來自於這種「情緒理解障礙」。

身為程式人的妻子,往往因為無法理解丈夫其實是個類似「亞斯伯格症」的患者,所以她們無法理解為何丈夫無法表現出 「體貼、同理心、以及記住她今天穿什麼衣服、情緒是否惡劣」,甚至完全不瞭解她的「暗示、婉轉的陳述」等等, 因而誤認為丈夫不愛她了,或者認為丈夫每天只想寫程式用電腦,完全不管她的感受,也不想陪她,讓她成為「電腦棄婦」。

一但這種情況出現,程式人的家庭經常就會出現危機,爭執、吵鬧、甚至離婚等事件就會層出不窮的上演, 當然、如果那位「程式老公」是屬於「高社交能力」型的,這種情況就比較不容易出現,但是「高社交能力型的程式人」 其實並不是大宗,因為「程式人」畢竟是落在「社交能力圖譜」左邊的那一群,也就是社交能力較弱的人。

當然、如果經過訓練,程式人的「社交能力」與「情緒感受力」也會變強,但是若要讓「程式人」變成像「政治人物」或「演員」 這類「高情緒感受力」的人,勢必是有相當困難度的,有時這還可能與遺傳基因有關呢?

所以、在此要提醒那些專注於「程式設計領域」的程式人,別將所有的精神全都投到程式領域裏,還是要留一些「時間與愛」 給家人。否則、當你的程式技術越來越高超的時候,卻發現家庭已經破碎了,那就難以挽回了。

不過、也要提醒那些身為程式人妻子的女生,別期望你的老公會具有像「演員」或「政治人物」一樣的高情緒感受力, 或者像「女生一樣的體貼」,因為你的程式人老公在某種程度上其實是個「亞斯伯格症」患者,要他們展現高度情緒感受力, 其實是違反他們天性的,因為他們的 DNA 裏,其實就已經刻上了「情緒感受力特弱」的標記。

如果、妳的老公沒有辦法理解你的暗示,那就請遵循下列對待亞斯伯格的建議:

1、簡潔、明確、肯定的表達方式。

2、明確告知你不喜歡的,以及你可以接受的其他行為。

3、預先告知。

相信這樣的方法,應該是比較適合「程式人老公」的。

最後、關於這個主題,我在「計算機結構」的課堂上,竟然花了一整節課對「學生們」講解,而且還有錄影,有興趣的人請看下列影片:

參考資料

文章難易度
程式人雜誌
9 篇文章 ・ 1 位粉絲
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研究自閉症成因的新思路:環狀 RNA——專訪中研院基因體研究中心莊樹諄研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/09/22 ・5439字 ・閱讀時間約 11 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|寒波
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

自閉症研究的新方向

臺灣民眾大概都聽說過「自閉症」這個名詞,自閉症是腦部發育障礙導致的複雜疾病,同時受到先天遺傳以及後天環境因素的影響,具體成因依然是個謎,科學家須對遺傳調控方面有更多了解。中央研究院「研之有物」專訪院內基因體研究中心的莊樹諄研究員,他的團隊結合生物學、資訊學以及統計學方法,發現自閉症的風險基因與 RNA 之間有複雜的交互作用,在自閉症患者與非患者的腦部有很大差異。如果持續研究 RNA 的調控機制,或能開闢新的方向進一步理解自閉症。

遺傳性疾病成因——致病基因

根據衛生福利部 2023 年統計數據,我國自閉症患者超過一萬九千人。自閉症的全稱為「自閉症譜系障礙(autism spectrum disorder,簡稱 ASD)」,常見症狀是溝通、表達、社交上有困難,經常出現反復固定的狹窄行為,目前尚無有效的治療藥物。雖然經典電影《雨人》的主角雷蒙或是韓劇《非常律師禹英禑》的禹英禑都令人印象深刻,不過天才或高智商的自閉症患者只是極少數,而且不同患者的症狀輕重差異很大,故稱之為「譜系」(spectrum)。

理解遺傳性疾病,可利用遺傳學與基因體學的研究方法,比較患者與非患者之間的遺傳差異,便有機會尋獲致病的遺傳成因。過往研究得知,有些遺傳性疾病只取決於單一或少數基因的強力影響,例如亨廷頓舞蹈症(Huntington’s disease)、纖維性囊腫(cystic fibrosis)等,致病原因較為單純。

自閉症自然也受到先天遺傳基因影響,然而,它涉及許多影響力不明顯的基因,而且影響每名患者的基因又不盡相同,讓遺傳與症狀的關係更加複雜。如果從 RNA 研究路徑出發呢?RNA 是核糖核酸,具有承載 DNA 訊息和調控基因等功能,相比於其他疾病,在 RNA 層次研究自閉症的另一挑戰是取樣極為困難,自閉症患者的病因位於大腦內部,通常無法直接從人腦取樣分析。所幸的是,若檢視去世者捐贈的大腦樣本,仍有機會一窺自閉症的腦內奧秘。

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莊樹諄分析的數據來自公共存取的 Synapse 資料庫,包括上百位自閉症患者與非自閉症者的資料。人數乍看不多,卻已是當今想同時探討同一個人的基因體(DNA 層次)與轉錄體(RNA 層次)間因果關係的最佳的選擇。藉由此一資料庫蒐集的人類腦部組織轉錄體資料,可全面探討各式各樣的 RNA,包含信使 RNA(messenger RNA,簡稱 mRNA)、小分子 RNA(microRNA,簡稱 miRNA),以及莊樹諄鎖定的研究目標:環狀 RNA(circular RNA)

自閉症成因不明,目前尚無治療用藥物。有自閉症的人需要社會與家人的支持及陪伴,透過療育和行為輔導的協助,慢慢活出自我。
圖|iStock

不能轉譯,但似乎會互相影響?非編碼 RNA

莊樹諄的教育背景是資訊學博士,博士後研究的階段投入生物資訊學,之前主要從事 RNA 與靈長類演化方面的研究,探討多樣性切割、RNA 編輯(RNA editing)等議題,環狀 RNA 則是他近年來特別感興趣的題材。

根據生物資訊學的預測,環狀 RNA 這類長鍊的 RNA 分子有數萬個,但實際上有多少仍不清楚。它們在大腦神經系統特別常見,似乎涉及許多基因調控的工作。莊樹諄目前最關注環狀 RNA 對自閉症的影響,不過他指出這番思路不限於自閉症,阿茲海默症、帕金森氏症、精神分裂症(schizophrenia)等疾病也能用同樣的方法探索。

不過,什麼是環狀 RNA 呢?按照序列長度、作用,可以將 RNA 分為很多種類。DNA 轉錄出的 RNA 經過處理,有些形成 20 多個核苷酸長的短鏈 RNA,如 miRNA 屬於此類。一些較長鏈的 mRNA 又會轉譯成氨基酸,產生各式蛋白質。還有些長鍊的 RNA 不會轉譯,仍然維持長鍊 RNA 的形式發揮作用,統稱為長鍊非編碼 RNA(long noncoding RNA,lncRNA),莊樹諄研究的主角環狀 RNA 大致上被歸屬於一種非編碼 RNA。這麼多種類的 RNA 彼此會互相影響,導致複雜的基因調控。

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長鍊非編碼 RNA(lncRNA)是 Pre-mRNA 選擇性剪接的產物,根據不同的生成方式,產生各種類型的環狀 RNA。
圖|研之有物(資料來源|International Journal of Oncology

由 DNA 轉錄而成的 RNA 是線形,至於「環狀」RNA 一如其名,是 RNA 長鏈首尾相接後形成的環形結構,相比線形 RNA 更加穩定,不容易遭到分解。這些長期存在的圈圈,假如序列可以和短鏈的 miRNA 互補,兩者便有機會結合在一起,讀者可以想像為類似「海綿」(sponge)的吸附作用。

miRNA 原本的工作是結合 mRNA,使其無法轉錄為蛋白質,抑制基因表現。可想而知,一旦 miRNA 被環狀 RNA 吸附,便無法再干擾 mRNA 作用,失去抑制基因表現的效果。因此環狀 RNA 能透過直接影響 miRNA,來間接參與調控其他的下游基因。這便是環狀 RNA 的許多種調控功能中,最常被研究的一種。

左圖是 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的一般流程。右圖是環狀 RNA 像海綿一樣吸附 miRNA,讓 miRNA 原本抑制 mRNA 轉譯的「剎車」功能失去作用。因此環狀 RNA 透過直接影響 miRNA,就能間接參與調控其他的下游基因。
圖|研之有物(資料來源|Frontiers in Cardiovascular Medicine

自閉症的成因要往腦部深究,環狀 RNA 又在腦部表現最多,使得莊樹諄好奇當中的奧秘。然而儘管如今 RNA 定序已經很發達,環狀 RNA 由於結構的關係,一般的 RNA 定序方法無法抓到這類環形分子。莊樹諄指出這也是 Synapse 資料庫的一大優點,此一資料庫罕見地包含能找出環狀 RNA 的 RNA 定序資料,配合 miRNA、mRNA 與基因體等資料交叉分析,才有機會闡明環狀 RNA 的角色。

尋找環狀 RNA 和自閉症的關聯

莊樹諄率領的團隊已經發表 2 篇環狀 RNA 與自閉症的研究論文,第一篇論文著重於尋找哪些環狀 RNA 和自閉症有關,研究假設是環狀 RNA 透過 miRNA 間接影響自閉症風險基因 mRNA 的表現。由於環狀 RNA、miRNA 和 mRNA 都多達數萬個,需要統計分析的幫忙。

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首先,將樣本分為有自閉症/無自閉症。要注意每個自閉症患者的基因表現仍有差異,納入夠多樣本一起比較,才有機會看出端倪。

接著,尋找環狀 RNA 和風險基因有顯著相關的搭配組合。例如:高比例自閉症的人,某個環狀 RNA 含量較高時,某個風險基因的 mRNA 表達量也較高,那這組環狀 RNA 和基因就存在正相關;反之則為負相關。

不過相關性很可能只是巧合,所以莊樹諄團隊比對序列,找到符合上述相關性的中介因子「miRNA」。最後再觀察「當排除 miRNA 影響時,環狀 RNA 與風險基因的顯著關係即消失」的組合,這些消失的組合,就是真正共同參與基因調控的「三人組」(環狀 RNA、miRNA、mRNA)。

一番分析後,篩選出的環狀 RNA 共有 60 個,其中涉及與 miRNA、mRNA 的組合總共 8,170 組。人類一共 2 萬個基因,與自閉症有關的調控網路就有 8,000 組之多,數字相當可觀,顯示環狀 RNA 的重要性。莊樹諄用統計手法找出的自閉症風險基因,和過去科學家已知的部分風險基因相符合,未來可以繼續探究在這 8,000 組調控網路中,有哪幾組是真的作用在生物上。

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在資訊與統計分析之外,莊樹諄的團隊也有人進行分子生物學實驗,驗證 RNA 調控網路的相互影響。以體外培養的人類細胞為材料,人為誘導遺傳突變,精確分析特定環狀 RNA 在細胞內分子層次的作用。實驗證實選取的環狀 RNA,確實會結合 miRNA,又影響 mRNA 的表現。

環狀 RNA 會取消原本 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的「煞車功能」,進而影響自閉症風險基因的表現。
圖|研之有物(資料來源|中研院基因體研究中心

基因調控是什麼?

莊樹諄強調,使用資料庫的公開資料,好處是經過多方檢視,避免資料品質不一致的問題,缺點是大家都能取得數據,必須要跳脫既有的思考模式才能發現新的結果。他在環狀 RNA 議題的新思路,成為第二篇論文的內容:探討環狀 RNA 的遠端調控(trans-regulation)對自閉症的影響

基因的表達會受到基因調控元件(regulatory element,一段非編碼 DNA 序列)的影響,若調控元件就在基因附近,稱為近端調控(cis-regulation);如果調控元件不在附近,甚至位於另一條染色體上,則為遠端調控。

研究基因調控,通常近端比遠端調控容易,因為近端調控元件(cis-regulatory element)的位置就在基因旁邊,不難尋找;但遠端調控卻沒那麼直觀,作用機制也比較難以想像。實際上常常能發現一個基因的表現,受到多處近端調控,加上多處遠端調控的影響。如果想全方位認識一個基因的表現與調控,最好能都能得知近端與遠端的影響,否則難以掌握調控的全貌。

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莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 參與?具體說來就是某個調控位置,先近端調控其周圍的環狀 RNA 基因,再藉由環狀 RNA 影響基因體上其他位置的基因表現,發揮遠端調控的效果。

如圖顯示,環狀 RNA 表達數量性狀基因座(circQTL)近端調控了環狀 RNA,遠端調控其他基因。莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 的參與?
圖|研之有物(資料來源|Molecular Psychiatry

為了避免用語誤解,有必要先解釋一下什麼是「基因」。基因的概念隨著生物學發展持續改變,如今一般人熟悉的定義,基因是由 DNA 編碼序列構成,能轉錄出 mRNA,再轉譯為蛋白質的訊息載體。不過若將基因定義為會轉錄出 RNA 的 DNA 序列,那麼即使沒有對應的蛋白質產物,只要其衍生的 RNA 產物有所作用,也能視為「基因」,如 miRNA 基因、mRNA 或長鏈非編碼 RNA 基因。既然是有 DNA 編碼的基因,便會受到近端、遠端調控位置影響。

探索遠端調控機制有很多想法,莊樹諄可以說又打開了一條新思路。遠端調控位置不在基因旁邊,亦即基因體任何地方都有機會。假如直接挑戰基因與遠端調控位置的關聯性,可能相關的數量可謂天文數字,而且缺乏生物性的理由支持,找到的目標往往令人半信半疑。

莊樹諄引進環狀 RNA 涉及其中的可能性,尋找「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,大幅縮小了搜索範圍。

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莊樹諄透過「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,找到環狀 RNA 參與遠端調控的證據。
圖|研之有物(資料來源|莊樹諄

一番分析後,研究團隊從自閉症患者的基因體上,定位出 3,619 個近端調控的 circQTLs,這些表達數量性狀基因座相當特殊,可能藉由直接或間接遠端調控兩種模式來調控遠端基因(如上圖)。而這 3,619 個 circQTLs,與環狀 RNA、遠端基因三者形成了八萬六千多組的遠端調控網路。接著團隊使用了不同的統計方法,其中 8,103 組通過多重統計測試,顯示較高的機率是屬於間接遠端調控模式。

莊樹諄團隊透過統計手法,找到相當多基因和調控路徑,雖然目前仍不清楚它們影響自閉症的具體細節,卻無疑讓我們新增一分對自閉症的認識。

莊樹諄指出,這套統計方法或可應用至人類的其他複雜疾病(如思覺失調症),找出基因調控的多個可能路徑,提供臨床醫藥研發更多線索。

生物與資訊的跨領域結合

訪談中問到:為何會從資訊科學跨入到生物領域?莊樹諄回憶,1998 他博士班畢業那年才第一次聽到「生物資訊」這個詞,他基於對生命科學的興趣,以及因為內在性格想往學術轉型的想法,引領他到了中研院。

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莊樹諄接著說,2003 年李文雄院士延攬他進入基因體研究中心,之前他們不曾認識。他感謝李院士帶他進入了分子演化的世界,就此打開了研究視野。在剛開始成立自己的實驗室時,缺少人力,李院士讓當時的博後陳豐奇博士(現為國衛院群體健康科學研究所研究員兼任副所長)與他共同工作。莊樹諄強調,他所有分子演化的觀念與基礎,都是陳博士幫他建立的,如果說陳博士是他的師父,那李院士就是師父的師父了。

如今,莊樹諄在中研院的研究生涯邁入第 25 年,從資訊學背景投入生物學研究,大量使用統計工具,他經常需要持續整合不同領域的觀念與工具,推動自己的新研究。在訪談中,他也感謝諸多研究同儕的協助,特別是幾年前建立分生實驗室時,蕭宏昇研究員及其團隊成員的鼎力相助。

莊樹諄的團隊包含資訊、統計、分子生物三個領域的同仁,來自不同領域,傾聽他人意見自然也特別重要,這是他們實驗室的核心價值之一。莊樹諄認為在科學面前,人是很渺小的,需要互相尊重和理解,方能一起解開科學之謎。

最後,莊樹諄特別強調他個人在相關領域的研究,仍有極巨大的進步空間,感謝研之有物的主動邀訪,期望將來能與更多先進交流學習,也企盼年輕新血加入這個生物資訊的跨領域團隊。

莊樹諄期望在環狀 RNA 與基因調控網路的研究基礎之上,可以對自閉症這個複雜疾病的調控機制,提供更多科學線索,幫助臨床上的診斷和治療。
圖|研之有物
研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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精神個案系列:說自閉症患者聽得進去的「畫」
胡中行_96
・2023/05/29 ・1633字 ・閱讀時間約 3 分鐘

在美國賓州有個 19 歲的非裔青年,近來狂妄自大、幻想戀情、行為怪異,而且憂鬱又想自殺。他一廂情願地認定自己能拯救宇宙,還有某位女同學真心愛他。住院病房的醫師,開立抗精神病藥物 olanzapine,試圖將他拉回現實;以及選擇性血清素再吸收抑制劑 fluoxetine,以化解其心中執念。不過,藥物並非萬能,有些事情還是得仰賴諮商。[1]

泛自閉症障礙

這名青年罹患情感性思覺失調症(schizoaffective disorder),難免有些極端情緒和不切實際的想法,[1, 2]醫療團隊必要跟他懇談。然而,他非住院原因的泛自閉症障礙(autism spectrum disorder),卻是溝通的挑戰。[1]自閉者的腦部發育與眾不同,雖然不減損智能,但是會影響其感知,以及與外界互動的方式。[3]換句話說,別人想講的內容,青年未必不能理解,問題是要怎麼讓他先聽進去。

泛自閉症障礙的症狀繁多,以下是其中幾個例子:

  • 缺乏情緒或非言語的交流,比方說:不太有表情,或點頭、搖頭等動作。[3]
  • 說話時,不看對方的眼睛。[3]
  • 偏好規律;當情況改變,就非常焦慮。[3]
  • 對某些感官刺激,像是聲音或疼痛等,有異常強烈的反應。[3]
  • 鍾情於狹隘的興趣,僅談論特定的議題,或者只玩某種玩具。[3]
  • 不擅長處理情緒。[3]
  • 無法維持穩定的人際關係,因而感到孤獨。[3]

儘管溝通品質不甚理想,該說的話還是得說。治療團隊看青年的「戀愛」,該是郎有情妹無意,便勸他想想對方就好,別致電或登門騷擾。不曉得到底聽進去幾分,青年最後勉強同意。[1]

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不當舉止

出院才一週,青年又被送回來了,這次展露殺人意圖:宣稱家人若阻止他拜訪「女友」,他就神擋殺神,佛擋殺佛。根據其姊妹的說法,青年之前返家後,曾接近該「女友」的住處,因此觸景生情,無法自拔。看來上次住院期間的好言相勸,效果微弱。現在滿腦子性愛的他,對病房裡的女性病友,舉止頗不恰當。醫師將他的抗精神病藥物從 olanzapine,換成 haloperidol,然後又改為 aripiprazole;同時,停止造成副作用的 fluoxetine。多數的精神症狀都改善了,唯獨矯正舉止的方面,仍有待加強。[1]

畫作意涵

青年常講,有顆小行星將要撞擊地球,所有人都會死,而他務必救世。這個主題,也頻繁地出現在他的畫作之中。他闡述創作理念的時候,總是長篇大論;換作醫師問診,就變得言簡意賅。幾週來,醫療團隊不斷表達對其作品的好奇。有天,青年終於忍不住解釋:他母親的伴侶曾虐待他與姊妹。醫療團隊恍然大悟,原來圖畫的意思是母親的伴侶如同小行星,所做的惡行令大家遭殃。[1]

「耶!!」雙眼閃爍著幸遇知音的光芒,青年露出一抹難得的微笑,主動跟醫療人員碰拳。[1]

圖/Law & Order on GIPHY

以畫溝通

總算掌握溝通技巧的醫療團隊,決心拾起畫筆,放手一搏。他們畫了一顆快要被小行星撞擊的地球,外頭包著由人群組成的防護罩。繪製的過程吸引了青年的注意,團隊藉機向他曉以大義:包含他在內的每個人,都擔當保護地球的重責大任。他可以給大家安全感,一起防範攻擊。青年聽完說,懂。[1]

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又過了幾週,他在團體治療的活動中,向眾人表示:「我們要與人為善…這樣地球上的每個人才都能存活。」原來只要方法對了,他不僅能聽懂、記得,還會傳道。[1]

2021 年於期刊上發表此個案報告的作者群中,大概有《星艦迷航記:銀河飛龍》(Star Trek : The Next Generation)的劇迷。他們將與自閉青年的互動經驗,比喻做劇情裡兩個語言不通的外星種族,找到創意的溝通方式。由於這個重大突破,青年學會了道理,行為舉止也不再使他人困擾。[1]

  

參考資料

  1. Kim E, Martin K, Karper L, et al. (2021) ‘Darmok and Jalad at the Psych Ward: A Case Demonstration of How to Creatively Communicate with a 19-Year-Old Patient with Autism Spectrum Disorder’. Case Reports in Psychiatry, 6690564.
  2. Schizoaffective disorder’. (09 NOV 2019) Mayo Clinic.
  3. Autism spectrum disorder (ASD)’. (JUN 2022) Health Direct.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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科學實證「心情不佳真的會造成消化、皮膚發炎、心血管健康問題」,但為什麼?
PanSci_96
・2023/05/28 ・3156字 ・閱讀時間約 6 分鐘

你一定聽過安慰劑效應,但到底為什麼會有呢?這個謎團難倒了好幾個世代的科學家,超過百年依舊未解,直到最近,終於揭開了一部分謎底。

生醫圈非常振奮,認為一旦破解祕密,就能知道壓力為什麼會讓人生病!更棒的是,還有機會打造出嶄新療法,治療困擾無數人的疾病和癌症!?難道可以靠「轉念」來治病嗎?

安慰劑效應,指的是患者即使吃到或注射的不是真正的藥,對於外來病原體或體內病變的抵抗力竟然也會變好,讓身體好轉。有很長一段時間,科學家對這個現象背後的原理一無所知。

有兩個問題和解開安慰劑效應之謎有直接關係,乍聽之下都是非常不起眼的問題,可是只要多想兩三秒鐘,就會發現居然回答不出來。

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小感冒、腸躁症、安慰劑,藏著同一個答案

你一定有過這樣的經驗:感冒以後沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上,為什麼會這樣?不就是因為病原體攻進身體裡才造成我們「覺得」不舒服嗎?但是再仔細想想,細菌或病毒根本沒有直接攻擊到腦部,那為什麼會冒出這些討厭的感覺?

再來,不少人一緊張就容易拉肚子,或是肚子痛、脹氣,也有人相反,一緊張就便祕,這些都是大腸激躁症(irritable bowel syndrome),簡稱腸躁症的常見症狀。但是,為什麼發生在大腦裡面的情緒會直接刺激遠在腹腔裡的腸子呢?

針對第一個問題,2022 年 6 月《Nature》一項研究發現,只要刺激腦部下視丘的特定區域,即使體內沒有病菌,小鼠也會發燒和食慾不振。換句話說,感染會引發免疫細胞攻擊病原體,導致體內發炎,腦部不必碰觸到病原體,只要透過血液等途徑感知到發炎的刺激,就會出現不舒服症狀。

感冒時沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上。圖/Envato Elements

至於第二個,發表在 2021 年 11 月《Cell》期刊的研究指出,小鼠如果腸道曾經發炎,刺激腦島皮質(insular cortex)就可以使發炎狀態重現;也就是說,大腦會保有免疫系統活動的記憶,以後只要活化同一群神經細胞,就能在腸道重啟一樣的免疫反應。

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2023 年 2 月底《Nature》一篇評論文章說,科學家懷疑這種神經機制是身體為了抵抗可能發生的威脅,事先做好準備,但也會聰明反被聰明誤,在沒有原始觸發因素的時候自行啟動,例如壓力使腸躁症的症狀惡化,說不定就屬於這類情況。

這些發現透露了什麼線索呢?

病得輕重、多快復原,是腦在掌控

安慰劑效應和前面這兩個問題都指向一個方向,三個現象裡不斷出沒的——免疫系統。

科學家發現,目前所有的證據都指出,大腦和遍佈全身的神經,實際上是用一種還不太清楚的方式和免疫系統綁在一起。

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也可以換一種說法:喜怒哀樂的情緒及正負面心態究竟是如何和身體連結,已經發現至少有一條路徑是透過神經系統和免疫細胞的緊密互動。

2022 年 5 月底,《Nature》刊登一篇報告,介紹了美國哈佛大學醫學院的研究團隊利用「光遺傳學」和其他技術,畫出小鼠腦部和全身的白血球如何「互動」的地圖,這讓我們有機會進一步揣測人體裡發生的事。

所謂的光遺傳學,可以簡單想像成把設計好的蛋白質基因植入想要觀察的神經元細胞裡,這種蛋白質一旦照到特定波長的光就會啟動,刺激神經細胞跟著活化,這樣就可以非常精細地一次只操作單一種神經細胞,畫出解析度相當高的大腦圖譜。

身心透過神經系統和免疫細胞緊密互動。圖/Envato Elements

團隊很驚訝地發現,腦部透過兩種方式指揮免疫系統,一種是大腦控制身體動作的運動迴路(motor circuits)發出訊號刺激骨骼肌,釋出能吸引嗜中性白血球這種免疫細胞的細胞因子,誘導原本在骨髓裡的嗜中性白血球快速移動到感染或受傷的部位。另一個則是腦部的下視丘腦室旁核(paraventricular hypothalamus)會分泌特定的化學分子,命令腎上腺分泌激素,快速引導單核球和淋巴球從淋巴結、脾臟、血管等位置移動到骨髓。

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無獨有偶,2022 年 4 月底,德國和其他歐洲科學家組成的跨國團隊也在《Nature》上發表研究結果,直接表明動脈發生粥狀硬化的過程可能部分受腦部控制;也就是說,他們發現了神經、免疫和血液循環這三個系統是怎麼樣融合在一起的。

動脈粥狀硬化是血液裡的膽固醇堆積在血管內側,形成斑塊,在局部區域會有慢性發炎,血管也會愈來愈窄。斑塊一旦剝落就變成血栓,是造成中風、心絞痛和心肌梗塞的關鍵因素,目前還沒有醫療技術可以逆轉病人的動脈硬化。

研究團隊發現,小鼠動脈血管壁外層的神經纖維會傳訊號到腦部,也會接收腦部發來的訊號,免疫細胞會大量聚集在神經末梢周圍,人體也有類似的現象。他們以小鼠做試驗,用化學方法或手術切斷神經聯繫,免疫細胞迅速就地解散,血管斑塊的堆積速度也跟著減慢。

懂得向大腦求助

大腦能指揮身體抵抗病痛,這合理的解釋了你我大概都有過的切身之痛,那就是當滿腦子塞滿消極的情緒如壓力、焦慮的時候,特別容易生病,例如感冒、腸胃炎、皮膚癢等等。

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更有趣的是,反過來說,如果創造出積極的情緒,對於抵禦疾病是不是也有用呢?答案可能也是肯定的。

積極的情緒有利於對抗疾病。圖/Envato Elements

過去就有報告指出,加入支持團體和接受一些心理療法的乳癌患者,可以延長存活時間,在其他幾種癌症像是肺癌、惡性黑色素瘤、胃腸道癌症研究上也有提出類似的現象。

因此,現在世界各地有多個研究團隊正在鑽研如何善用「身」和「心」的力量,結合起來一起治好病痛。

例如癌症腫瘤會以釋放神經訊號、分泌化學物質等方式,造成患者的新陳代謝機制和睡眠大亂,美國紐約冷泉港實驗室的團隊發現刺激罹癌小鼠下視丘的特定區塊,可以把代謝和睡眠週期「喬」回來,有助於幫助癌症病人的復原過程變舒服。

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而以色列理工學院團隊則把焦點放在位於中腦的腹側被蓋區(Ventral Tegmental Area, VTA)。VTA 是腦部的獎勵中心,含有分泌多巴胺的細胞,和期望、動機、喜好等情緒有關,也就是讓我們會感到快樂、振奮而去做出實際行動的腦部區域。該團隊發現,刺激 VTA 可以驅動免疫系統,使小鼠肺部和皮膚的腫瘤縮小,他們現在要把成果從小鼠用到人身上。

也有一個團隊是從迷走神經(vagus nerve)下手。迷走神經是副交感神經系統的主要成員,從腦一路向下走過心、肺、胃,一直延伸到大腸,已知和調節免疫反應有關。有一家新創企業 SetPoint Medical 運用他們的技術,研發一種大小像膠囊的神經刺激裝置,植入脖子的迷走神經旁邊,可以無線充電、還可以用 iPad 的程式調整刺激強度,目標是治療類風濕性關節炎、克隆氏症(Crohn’s disease)等自體免疫疾病。

「身心一體」除了個人感受,也有生理學上的意義。圖/Envato Elements

「身心一體」,用比較感性的話來說就是:心靈受苦,身體也受苦。原來,這件事不只是主觀的個人感受,其實它有生理學上的道理。

或許,更重要的是,讓明明覺得不舒服卻一直檢查不出病因的人知道,自己的感受並非無病呻吟,也不是想逃避壓力或做錯事情,而是一體的身心真的在發出警報,或許這就是最大的安慰了。

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PanSci_96
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