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追求享樂-《不是青春惹的禍》

天下雜誌出版_96
・2015/07/13 ・1637字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

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青春期會使得大腦開始重組,變得更具可塑性。此外,青春期也會改變大腦的化學作用,對邊緣系統的影響尤大。它會使得這個系統更容易變得興奮,特別是在面對獎賞的時候。這是因為性荷爾蒙對大腦中依賴多巴胺的迴路作用特別強大。

多巴胺在大腦中具有許多功能,但其中最重要的一項就是發出信號,通知我們有了令人愉快的事,並促使我們去追求這種體驗。當我們看到讓我們感覺愉悅的提示時,例如有笑臉的圖片、一堆堆的錢幣、一碟碟巧克力蛋糕或色情照片,我們大腦中依賴多巴胺的迴路會變得特別活躍,使我們渴望他人的陪伴、金錢、甜點或性愛。

有人形容這種感覺叫「多巴胺噴出現象」(dopamine squirt)。當我們預期會得到某種獎賞時,例如在下注後看著輪轉盤的轉動,或看著餐廳服務生把甜點車推過來而感到興奮,就是因為多巴胺的緣故。而當我們終於得到期望的獎賞時,例如吃到蛋糕、感受到親吻的滋味或中了大獎,多巴胺就會讓我們產生愉悅的感受。古柯鹼等藥物或酒精之所以能讓我們飄飄欲仙,就是因為它們的分子結構很像多巴胺。這些分子可以嵌進大腦中專供多巴胺使用的受體,使電子脈衝訊號跳過同樣的突觸,並啟動這些能讓我們感到愉悅的大腦迴路,使我們感受到天然的多巴胺所造成的那種愉悅感。

青春期會導致多巴胺受體的濃度大幅增加,尤其是在傳送有關獎賞訊息的迴路中。你還記得你那熱烈的初吻感覺有多美妙嗎? 當你還是個青少年時你有多麼喜愛當時的流行音樂? 你還記得和高中的朋友在一起時,笑得有多開懷嗎? 為什麼青少年期發生的事情感覺起來就是特別美妙? 這是因為邊緣系統裡面有一個小小的組織名叫「伏隔核」,它是大腦對愉悅經驗反應最強的一個部份,可說是「獎賞中樞」的核心。這個部位在我們從兒童期進入青少年期時會變大,但可惜當我們從青少年期進入成人期時,它就縮小了。

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因此,在青少年期,無論你做什麼事(和朋友在一起、做愛、用嘴巴舔甜筒冰淇淋、在暖和的夏天傍晚開著敞篷車呼嘯前進、或聆聽你最喜愛的音樂),感覺都會比其他時期更加美妙。事實上,相較於成人,青少年對甜美的事物有更強烈的偏好,因為對他們而言,甜美的事物感覺起來會更加甜美。如果你曾經納悶為什麼十幾歲的年輕女孩喜歡的香水往往聞起來都像糖果一樣,你現在應該知道答案了。

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Credit: Sebastien Camelot

不幸的是,青少年大腦內的獎賞中樞對於酒精、尼古丁和古柯鹼等化學物質所帶來的愉悅也更加敏感。這是為什麼他們特別容易受到這些物質吸引的原因之一,也是為何往往在嘗試過之後就會經常使用,到後來終至上癮。如果大腦是在成年期才初次體驗這些物質,它們所造成的「多巴胺噴出現象」就不會這麼強烈,因此也不會這麼容易上癮。

由於在青少年前期,也就是從進入青春期到十六歲左右這段時間,孩子們在經驗中所感受到的愉悅程度較強,因此他們往往會特地去尋求能夠帶來獎賞的經驗。當然,我們無論在什麼年紀都會追求讓我們感覺良好的事物,但青少年甚至會為了追求可能的獎賞而不惜讓自己置身於可能具有危險的境地。這種追求刺激的行為(它其實只是希望能引發「多巴胺噴出現象」罷了),就像多巴胺在大腦獎賞中樞的活動一樣,在青少年期會起起伏伏,並在十六歲左右達到高峰。

這種現象不只限於對物質獎賞(如食物、毒品或金錢)的追求,也包括對社會獎賞(如別人的讚美和注意)的追求。這也是為何青少年如此在意朋友對他們的看法的原因之一。

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不過,青少年雖然對獎賞比成年人更加關注、也更有反應,但他們對於損失卻比較不敏感。因此,相較於兒童和成人,青少年更容易趨向他們認為可能會帶來獎賞的情境,卻比較不會去避免他們認為可能會造成某些損失的情境。這樣的傾向是父母和教師應該謹記在心的:以提供獎賞的方式鼓勵青少年改變行為,會比用懲罰來威脅他們更加有效。

立體書封1 (1)本文摘自泛科學2015七月選書《不是青春惹的禍:了解10~25歲孩子的大腦潛能,成功從教養開始》,天下雜誌出版。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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青少年睡眠不足的解方?在高中生早自習被取消之後——《科學月刊》
科學月刊_96
・2023/03/04 ・3231字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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  • 蔡宇哲/心理學博士,主持 podcast 《哇賽心理學》與《睡眠先生的活力學》。

Take Home Message

  • 美國眾議院在 2020 年決議將每年 9 月的第三週訂為「學生睡眠健康週」;臺灣教育部也在去年宣布取消高中早自習,希望青少年可以多睡一點。
  • 多項國際研究發現,青少年睡眠不足會影響注意力、學習、記憶,連帶牽動到學業成績,甚至還可能影響情緒調節與自我控制能力。
  • 研究發現,延後上學提升了學生的學業成績、出席率、準時上課率,並降低睏睡度;但學生對於「睡眠是否重要」的概念也會影響延後上學帶來的幫助。

教育部在去(2022)年宣布,在 111 學年度開始取消高中早自習,學生只要在上午 8 點前到校即可,希望藉由調整上學時間讓青少年能睡多一點。不過這項措施並未得到所有人的認同,尤其是華人文化一直以「勤奮」為勉,像成語焚膏繼晷、懸樑刺骨等都隱含著睡得少才會有成就的意涵。家長與老師也常以此來勉勵國高中生努力讀書。然而,這樣的傳統觀念在睡眠科學的檢驗下卻是大錯特錯。

睡眠不足將影響青少年的身心理

2020 年,美國眾議院決議將每年 9 月的第三週訂為學生睡眠健康週(Student Sleep Health Week, SSHW)。不僅如此,美國睡眠醫學學會(American Academy of Sleep Medicine, AASM)也在去年 9 月 12~18 日進行相關倡議。

不過他們為什麼要特地宣導?主因為美國國家睡眠基金會(National Sleep Foundation)統整的研究報告經專家討論後,提出青少年每日應睡 8~10 小時、平均睡眠時數達到 9 小時的建議。但美國疾病管制與預防中心(Centers for Disease Control and Prevention, CDC)的數據卻顯示,有將近八成的中學生呈現睡眠不足的狀態,因此美國政府希望能透過政策與教育推廣來倡導睡眠的重要性。

那臺灣學生呢?根據 2020 年臺灣兒福聯盟發布的調查報告顯示,臺灣高中生有將近九成每天睡不到八小時,國高中生每天的平均睡眠時數更僅有 6.9 小時,連建議值的低標都沒達到。

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在挪威一項針對學生睡眠情況與學業成績的研究中,研究團隊共調查了 7798 位 16~19 歲的青少年,發現上床睡覺時間、睡眠時數,以及睡眠缺損都與學業成績有關。上床睡覺時間愈晚、睡眠時數愈少,睡眠缺損也愈嚴重,學業成績就會愈低落。簡單來說,學業成績較差與睡不夠有關。

雖然這項結果只代表兩者相關,並不表示因果關係,然而已有非常多研究都發現睡眠不足會使人的注意力、學習、記憶情況變差,而且在實驗室控制的情況下這項因果關係可以被確認。如果要有好成績便需要仰賴專注,才能讓學習與記憶的歷程能夠順利開展。因此,睡眠會影響學業這點確實有它的道理。

睡眠不足會影響青少年學習。圖/envatoelements

此外,睡眠影響的並不只是單純白天有沒有精神、注意力是否集中而已,甚至還會影響到青少年的心理健康。衛生福利部國民健康署在 2021 年一份針對臺灣國高中生的萬人抽樣調查中發現:有 25% 的國高中生在過去一年內曾認真地考慮過自殺。就算這項數據可能被誇大了,但即使將數字折半來看依然很令人擔憂。不過自殺念頭又跟睡眠有什麼關係呢?

一篇 2018 年發表於《美國醫學會雜誌.兒科》(JAMA Pediatrics)期刊的研究,將 67615 份青少年(國三到高三)問卷資料中的睡眠時數分為八小時以上、七小時、六小時,以及少於六小時這四組,比較這些人從事危險行為的情況。結果發現,睡眠時數少於六小時的青少年在攻擊行為上比睡滿八小時的高出將近兩倍,自殺行動更高出三倍之多。

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也就是說,睡眠不足這件事不僅影響了白天在課業表現上的各種層面,還包含比較容易被忽略的情緒調節與自我控制,而這對青春期的學子來說更是雪上加霜。睡眠不足的影響太容易被忽略,誰在生氣時會想到今天脾氣這麼差是因為前一晚沒睡好呢?但透過科學研究確實發現,睡眠不足會讓脾氣變得暴躁,容易看什麼事都不順眼。

青少年獨有的「生理時鐘延遲」

既然睡不夠,那應該要讓學生早點睡才對。很多人會把青少年晚睡的因素歸咎於課業壓力、網路與遊戲,但這些僅是外在因素,其實還有一個無法抗拒的內在因素,那就是青春期獨有的「生理時鐘延遲」現象,即使想早睡也睡不著。

早在 1993 年,美國睡眠領域的專家卡斯卡頓(Mary Carskadon)與不少學者都曾針對青春期生理時鐘延遲的現象進行研究,當時的網路與手機都還不像現在如此普及,且在實驗室控制的情況底下也排除了課業壓力,但依然發現學生在進入青春期之後會有作息延遲的情況。而且這個現象也非人類獨有,在恆河猴(Macaca mulatta)與一些囓齒類動物身上也會出現,因此這可能是生物體的發展所導致,而非單純社會文化與壓力的影響。

因此在生理時鐘延遲、難以提早入睡,但又必須早早起床上學的情況下,睡眠不足的現象必然會發生。再加上課業壓力與網路、遊戲等誘因,又結合了華人不用睡太多的勤奮文化,就成了臺灣青少年睡眠不足的難解困境。

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睡眠不足是許多青少年常見的問題。圖/envatoelements

延後上學,全球青少年睡眠不足的治標措施

睡眠對青少年來說如此重要,但卻又受到多重因素的影響,因此透過政策改變上學時間反而變成一種最快速的方法。十多年前英美各國就都陸續試行相關的政策,多數都發現延後上學對學生學習是幫助。因此,美國加州政府在 2020 年頒布了法令,規定公立學校的國中必須在上午 8 點以後、高中則是在 8 點 30 分以後才可以開始上課。而臺灣在去年開始,也規定高中生可以於上午 8 點前到校即可。不過這樣的措施卻受到不少反對者質疑,認為只延後這一點時間根本沒有用。針對這些質疑,我們可以透過科學研究獲得一些驗證。

2018 年發表的一篇研究就以美國西雅圖中學施行延後上學政策的學生為研究對象,該校學生的上課時間從原本的上午 7 點 50 分改成 8 點 45 分,足足延後了 55 分鐘。結果發現,延後上學後學生的整體睡眠時數增加了 34 分鐘,且學業成績、出席率、準時上課率都提高,睏睡度則降低。簡單來說,延後上學可以讓中學生睡得比較多一點,在學校的整體表現也變好。

另一篇去年進行的大規模研究,收集了橫跨 1999 ~ 2017 年的資料,參與者包含了 28 所學校、上萬名高中生都延後至上午 8 點 30 分上學。調查這些學校實施延後上學的前一年和實施後連續四年的數據,結果發現在實施後的第四年,學生的畢業率從原本的 80% 提高到 90 %,出席率也由 90% 提升到 93% 。在大樣本的情況下有如此高的提升,可說是相當驚人。

從結果來看,單單只是延後上學這件事就可以對青少年有多項正向的影響,是個有效又不用花太多錢的方法。當然這個政策影響層面很廣,還有家長接送、老師上班時間等議題,但至少延後上學這件事對於學生而言,目前的證據都是正向的。

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治本之道,肯定睡眠的重要性

延後上學對青少年有幫助,但從落實到實際有好成果出現之前,需要大眾與家長對睡眠擁有正確的觀念,才能發揮政策的效果。筆者有次參與國際睡眠醫學研討會時,一位韓國學者的報告中就提到影響延後上學政策成效有個很重要的關鍵,就是「學生是否認為睡眠是重要的、自己需要睡多一點」。

如果連學生都認為睡眠不重要、自己不需要睡那麼多,那麼延後上學、獲得多一點時間睡覺的幫助自然就變小了。臺灣在取消早自習、讓高中生延後上學時,也需要搭配推廣睡眠教育,讓青少年與大眾都了解睡眠充足才是展現高效學習、身心得以平衡的基礎。

延伸閱讀

  1. McKeever, P. M. et al. (2022). Delayed high school start times and graduation and attendance rates over four years: the impact of race and socioeconomics. Journal of Clinical Sleep Medicine. 18(11), 2537–2543.
  2. Dunster, G. P. et al. (2018). Sleepmore in Seattle: Later school start times are associated with more sleep and better performance in high school students. Science advances, 4(12), eaau6200.
  • 〈本文選自《科學月刊》2023 年 3 月號〉
  • 科學月刊/在一個資訊不值錢的時代中,試圖緊握那知識餘溫外,也不忘科學事實和自由價值至上的科普雜誌。
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渴望探索未知、擁有更好的生活,都是因為我們體內有「冒險基因」!——《欲望分子多巴胺》
臉譜出版_96
・2023/02/05 ・1911字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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現代人大約是二十萬年前在非洲演化出來,然後在十萬年前左右開始擴散到全世界。基因證據顯示,我們在剛演化出來時曾經遭遇過一場未知的重大事件,絕大部分的人類都在這場事件中死亡,因此現今全世界人類的血脈,都可以追溯到同一群為數不多的祖先。也因為這樣,和黑猩猩或大猩猩相比,人類整體的基因多樣性小了很多。

事實上,經過那場大災難後,人類的數量只剩下不到兩萬人;如果當初沒有離開非洲的話,人類很可能會就此滅絕,因此這場大遷徙對人類的存亡至關重要。

我們可以從這段近乎滅絕的過去,理解到遷徙的重要性。如果物種一直集中在某個小地方,就有可能因為一場乾旱、瘟疫或是其他意想不到的災難,徹底從世界上消失;而散布到不同的地區就像是買保險,就算一個族群被消滅,也不會整個物種消失。

人類遷徙路徑(紅色箭頭)。圖/維基百科

根據現代人遺傳標誌的出現頻率,科學家估計早期人類大約是在七萬五千年前遷徙至亞洲,然後在四萬六千年前抵達澳洲,至於進入歐洲又要再經過三千年。移入北美則是非常近期的事件,大約發生在三萬到一萬四千年前之間。

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如今,人類幾乎占據了地球上的每一個角落,但我們這麼做並不是因為害怕滅絕的風險。

冒險基因

實驗發現,餵食多巴胺藥物的老鼠會出現更多探索行為。這些老鼠會更常在籠子各處打轉,也會更積極進入不熟悉的環境。那麼,早期人類會不會也是因為多巴胺的影響,才離開非洲向全球進發呢?為了找出答案,加州大學的科學家們彙整了十二份基因研究的資料,比較多巴胺基因在世界各地的出現頻率。

他們把重點放在編碼 D4 多巴胺受體(DRD4)的基因。

不知道各位是否還記得,多巴胺受體是一種蛋白質分子,會附著在腦細胞外面,等待多巴胺分子經過並捕捉這些物質;當受體捕捉到多巴胺,就會在細胞內引發一連串化學反應,改變細胞的行為。

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前面討論尋求新鮮感和政治意識形態的關聯時,就有提到這個基因,也說過基因會有不同變化型,稱做等位基因;等位基因代表著基因編碼中的微小差異,正是這些差異賦予了人們各種不同的性格。

擁有較長DRD4 基因的人會更願意冒險!圖/GIPHY

較長的 DRD4 基因,比如 7R 等位基因,會讓人更願意冒險。這些人耐不住無聊,會更積極追尋新體驗;他們是冒險家,喜歡探索新地方、新想法、新食物、新藥物。當然,他們也不會放過做愛的機會。全世界每五個人裡就有一個擁有 7R 等位基因,但不同地區比例差異很大。

多巴胺愈高,走得愈遠

研究人員採用的基因資料涵蓋了北美、南美、東亞、東南亞、非洲和歐洲等史前人類最主要的遷徙路徑。分析結果清楚顯示,分布愈靠近遷徙起點的族群,就愈少人擁有較長的 DRD4 等位基因;距離起源地愈遠,這些等位基因就愈普遍。

其中一條遷徙路徑從東非開始,經東亞穿越白令海峽,抵達北美洲後又繼續往南美洲前進。這是人類最長的遷徙路徑之一,而研究人員也發現,在走到終點的南美洲原住民裡,擁有長多巴胺等位基因的人,比例竟高達百分之六十九,位居全路徑之冠。而遷徙距離較短、選擇在北美洲定居的族群中,只有百分之三十二的人擁有這類等位基因;中美洲原住民則介於兩者之間,這類人占了百分之四十二。平均來說,每遷徙大約一千六百公里,擁有長等位基因的人口就會增加百分之四點三。

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在多巴胺的影響下,人們會離開既有的社群,前往探索未知世界。圖/Envato Elements

確定 7R 等位基因和族群的遷徙有關後,下一個問題就是為什麼會這樣。這些基因為何會在長途遷徙的族群裡這麼普遍?最明顯的答案是因為多巴胺會讓人不知滿足、坐立難安,並想要得到更多。

在多巴胺的影響下,人們會渴望更好的生活。正是這樣的人才會離開既有的社群,前去探索未知的世界。

——本文摘自《欲望分子多巴胺:帶來墮落與貪婪、同時激發創意和衝動的賀爾蒙,如何支配人類的情緒、行為及命運》,2023 年 1 月,臉譜出版,未經同意請勿轉載。

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