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曲終人散空愁暮:孤獨感的神經科學

2016/04/21 | | 標籤:

圖&文 / 高至輝,東京大學醫學系研究科特任研究員

類似於唐代劉禹在「曲終人散空愁暮,招屈亭前水東注」所寫下的心境,熱鬧的與三五好友暢所欲言,飲酒高歌的之後所感到的莫名空虛,有時要比滿桌狼藉的杯盤更讓人難耐。

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隨著科技的發展,神經科學家正逐漸掌握人類的許多情感與大腦神經活動的對應關係。然而對於寂寞這種感受,雖然心理學上已經有不少相關的實驗與詮釋,但我們對於這種心理狀態在神經活動的層次上,仍未能給出一個較具體的說明。歸功於近年的螢光顯微鏡與光控基因學實驗技術上的進步,神經科學家不僅可以在進行特定活動的生物身上,同步觀察特定神經群在該狀態下的活動;同時也能精確的在所需的時間點啟動(活化)、或是關閉(抑制)特定神經群。這當中最大的意義,在於透過組合這些新的技術來設計實驗,神經學家終於能夠更精確的驗證,藏身於心理現象背後的各種神經活動,究竟扮演了怎麼樣的角色1

關於藏身在寂寞感背後的大腦神經活動,今年二月,刊載於期刊 Cell 的一篇文章提供了最為初步的動物實驗作為證據,首次帶領我們窺探大腦如何在神經層次上處理寂寞的感受2。以包含人類的群居生物而言,孤獨或隔離一般而言會引發個體強烈的厭惡與迴避3-6。同時,先前在以人類為對象的研究指出,孤獨或隔離的經驗能夠提高生物對於社交的敏感度,同時也會提昇個體對於社交行為的欲求7-9。在另外的實驗中,研究人員也從囓齒類動物身上也觀察到了與人類相似的改變11-12,顯示出老鼠在對於孤獨感的反映上與人類有一定的類似性。在老鼠身上,已經有實驗指出社群隔離會促使老鼠腦中神經傳導物質多巴胺(dopamine)濃度的上升13;不過目前為止,我們還不知道些多巴胺來自於哪些神經,或是這些多巴胺準確的作用對象。對於神經科學有興趣的讀者可能知道,多巴胺這種神經傳導物質一般被認為與強化學習中的正向回饋機制有關,但事實上,近年來科學家已經陸續發現,多巴胺隨著不同的分泌來源與不同的作用對象,與避忌、焦躁、醒覺等等截然不同的現象也有著密不可分的關係14,15。因此,孤獨感或相關的反應與多巴胺濃度上升的關聯性,仍需透過實驗進一步的釐清。

在文章所記載的實驗中,作者首先在歷經短期性社會隔離的成鼠身上,發現了一群發源自中腦「中縫背核」(dorsal raphe nucleus)的多巴胺神經,對於其他神經所釋放的刺激性神經傳導物質:穀胺酸 ( glutamate ) 有更加敏銳的反應。作者也發現,那些歷經隔離的老鼠在與陌生的幼鼠之間的互動,會觸發這些多巴胺神經群顯著神經活動。有趣的是,未歷經社會隔離的老鼠身上則沒有辦法觀察到同樣的神經活動。這兩項結果可以說明,至少在老鼠身上,作者發現了孤獨可以改變一群多巴胺神經的反應性,而在與其他老鼠互動時,這些神經會因著個體所遭遇的隔離經驗做出不同的回應。那麼,這些神經群的活動又會引發什麼結果呢?

老鼠也有社交,也懂得寂寞。

老鼠也有社交,也懂得寂寞。

進一步利用光控基因學的技術來刺激這群神經,作者試圖在正常的老鼠身上,從神經活動的層次來「再現」受過隔離的狀態,藉此來觀察這樣的刺激對於老鼠行為的影響。正如他們所預期的,單單刺激這些神經就能夠促使未受到隔離的正常老鼠耗費更多的時間與陌生的幼鼠互動,顯示出較高的社交傾向;更有趣的是-如果是無關社交的行為實驗,刺激同樣的神經群反而會使老鼠選擇不會受到光控刺激的環境,顯示出了老鼠不偏好會促使該群神經活化的狀態。反向來說,在歷經隔離的老鼠身上使用光控基因學的技術來抑制這些神經本身的活動時,不意外的,實驗中作者的發現這樣的操作使得歷經孤獨的老鼠,表現出與正常老鼠相同的社交頻率,彷彿他們未曾受到短期隔離一樣。加上了這一系列正反向的實驗,作者認為:這些神經群在個體受到隔離後不只變得比較「敏感」,他們的活動足以促進老鼠對於社交欲求的提昇,同樣的在非社交性的行為實驗中,該神經群的活動也引發了避忌反應。這樣的結果或許可以呼應了類似於人類在孤獨時,對於社交的需求與想要從孤獨當中逃開的衝動並存的經驗。因此,這群神經可能負責感知或統合個體所歷經的孤獨,並在之後藉由自身的活動促使個體做出適當的反應。

此外,這項研究還有一個推測性較強,卻十分有趣的結論。作者發現到在歷經隔離之前社交的「品質」似乎會影響實驗的結果。與許多群居性生物一樣,每隻老鼠在群體中有自己的位階16,17,而一隻老鼠的位階可以簡單的反映在一個簡單的行為實驗上18,19:當兩隻老鼠從直線水管的兩側同時進入,最終會有一隻老鼠選擇退讓,讓另一隻老鼠得以優先通過,這隻優先通過的老鼠就擁有較高的位階。常理而論,一個群體當中擁有較高位階的老鼠,不管在擇偶,地盤,或是食物的分配上都有優先權,因此作者假設擁有較高位階的老鼠應當擁有較好的「社交品質」,而位階較低的老鼠即時身在社群當中,但實際上卻較為接近社會隔離的狀態。作為佐證,作者發現到在他們先前的實驗當中,擁有較高位階的老鼠與操作的效果呈現了正向的相關,即便未達到統計上的顯著差異,作者認為他們的實驗多少能夠回應以往由觀察位階不同的正常猴子與受到隔離的猴子部分腦區當中多巴胺接受體的增減所提出的假說20,並且進一步贊同比起客觀性上的隔離,個體在主觀上所感受到的孤立或許有助於了解個體實際上的心理狀態的論點21,22

嚴謹一點看,這篇研究最大的貢獻在於首次證明了孤獨感在大腦神經活動上的「一個」表徵,但在此同時該研究並沒有否定其他的神經迴路參與其中。同時,作者也證明這次發現的神經群對於下游會同時釋放多巴胺與穀胺酸兩種神經傳導物質,他們現階段仍無法辨別這兩者在此次的現象中所扮演怎麼樣的角色。而最後本研究對於社會位階對於孤獨感的推測雖然合情合理,但這兩者的關係仍然有待進一步的研究來釐清。但不管如何,這篇研究無疑是為後續的相關研究提供了有實證基礎的想像空間,為我們對於孤獨感的了解,找到了一個強而有力的切入點。

寂寞雖不是病,但也有研究指出寂寞會提升個體在健康上的風險,例如提升發炎反應相關基因的表現量,或是降低對抗病毒相關基因的表達23。也許不是針對每個人,但我們仍然可以期待有一天科學的力量可相平息某些不合時宜又令人束手無策的寂寞,為需要的人提供有效的治療。

引用文獻:

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關於作者

高 至輝

至輝

東京大學醫學系研究科特任研究員。大學主修化學,從碩士轉攻結蛋白質構生物學,其後飛往日本攻讀神經生理學,畢業後留在日本繼續探索有關神經迴路形成的機制。私底下屬有跡可循的雜食性,對於理解各種人文或科學概念的發展進程充滿興趣。