前額葉切除術，最有爭議的諾貝爾生醫獎│科學史上的今天：10/12

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

編按：曾經有段時間，「前額葉切除術」為精神醫學帶來了無限希望，許多醫生用這種方式將重症病患的前額葉切除，好讓他們變得乖順、情緒穩定，因此也被視為「幸福的切割」，但可怕的代價緊接在後──許多接受手術的人智力退化到連生活都無法自理，這種不可彌補的終生遺憾給手術發明者引來了排山倒海的批評。但時至今日，類似的手術仍被廣泛應用於治療重度癲癇病患，咦？事情是怎麼發展的呢？

大腦可以維修嗎？

美國電視影集《絕命毒師》（Breaking Bad ）的主人翁是華特．懷特（Walter White），他是個身無分文且罹患肺癌的中年高中化學老師，他與以前的學生傑西．品克曼（Jesse Pinkman）一起投入了生產結晶甲基安非他命的罪犯生涯，希望生前販毒的大筆錢財能夠做為死後安家之用。該電視影集製作人文斯．吉利根（Vince Gilligan）曾經簡單地說過，這個五季的電視影集就是把奇普斯先生（Mr. Chips， 譯註：英國小說家詹姆士．希爾頓〔Jame s Hi l ton〕的作品及其改編電影《萬世師表》〔Goodbye, Mr. Chips 〕的主角）變成疤面煞星（Scarface，譯註：美國同名犯罪電影毒梟主角的暱稱）。

腦葉切斷術（lobotomy）曾經是醫學手術中的疤面煞星；過程會切開人的大腦，切除或刮掉腦葉以便達到治療精神失調的病徵的目的，有些時候會損害人的個性和智能。

至於寫這篇文章的個人目的，我想要向你們描述把這個疤面煞星變成奇普斯先生的手術。我希望可以說服你們，這個曾經惡名昭彰的醫學手術現在已經值得信賴，而足以為許多遭受顳葉癲癇之苦的人帶來希望；此外，我也想恢復「lobotomised」（接受腦葉切斷術）這個英文字本有的姿態，使其不再是用來形容一個人不夠聰明，或是受到神經外科介入治療而變成植物人的貶抑之詞。

不過，如同華特．懷特大概會說：「傑西，我們可不要操之過急。」我們需要從疤面煞星開始談起。

簡單而粗暴，為了治療精神疾病而誕生的腦葉切斷術

第一起的腦葉切斷術發生於一九三五年，同時也稱為腦葉切除術（lobectomy，譯註：兩者的差異主要在於，一個是前額葉的部分， 另一個是整個腦葉），是由葡萄牙神經科學家安東尼奧．埃加斯．莫尼茲（António Egas Moniz）主持進行。對於一個拿著冰鑿從眼睛後方敲入並像切雞屁股般地切掉人的些許大腦的手術，許多人可能會心生納悶，這種東西怎麼可能一度蔚為風潮；不過，這個手術的使用在一九四○年代初期開始急劇增加，到了一九五一年的時候，單就美國而言，腦葉切斷術就執行了接近兩萬宗。埃加斯．莫尼茲甚至在一九四九年得到了諾貝爾醫學獎，原因正是他發現了「腦葉切斷術對於某些精神病的治療價值」。然而，這個手術始終備受爭議，而且有一些受害者。隨著一九五○年代中期開始採用抗精神病的藥物治療方式之後，腦葉切斷術隨即近乎完全棄置不用。在這篇文章的第一部分，我所關注的正是這些粗陋的早期腦葉切斷術。

我相信你們都熟知約翰．甘迺迪（J. F. Kennedy），以及李．哈維．奧斯華（Lee Harvey Oswald，譯註：一般認為此人是甘迺迪暗殺案的頭號嫌犯）對他的頭部造成的傷害。然而，你們可能不知道， 甘迺迪的妹妹蘿絲瑪莉（Rosemary）是早期接受腦葉切斷術的病人之一，時間是一九四一年，當時的她只有二十三歲。她或許不是學校裡最聰明的學生，可是她的日記顯示了她是一個思考周密且觀察敏銳的年輕女子，在由當代最有野心和最無情的大家長約瑟夫．甘迺迪（Joseph Kennedy）所掌控的大家族中，她正在力爭上游。由於蘿絲瑪莉有主見且叛逆，醫師們就說服了他的父親可以採用一種尚在實驗階段的新手術，藉此控制固執女兒波動無常的情緒和變化莫測的行為。然而，他並沒有諮詢太太的意見，看來她似乎不太可能同意這件事。 我們至少可以說，整個手術的經過實在駭人。

醫院只讓蘿絲瑪莉服用了一劑溫和的鎮靜劑。詹姆士．瓦茲醫師（Dr James Watts）從頭殼往大腦上劃下了外科手術切口，他們用來切除一小塊大腦的器具看起來像是一把奶油刀。在瓦茲醫師進行切除時，華特．費里曼醫師（Walter Freeman）則問蘿絲瑪莉一些問題，他要她背誦《主禱文》（Lord’s Prayer ），而另外兩位醫師則幫忙粗略估算要切除多少大腦；令人匪夷所思的是，他們依據的並不是腦部的電氣活動，而是蘿絲瑪莉對問題的回應。情況就有點類似艾薩克．牛頓（Isaac Newton）用一支光禿的粗針就要觀察自己眼球底部一樣：我們只能說這是莽撞的行為。當蘿絲瑪莉開始背得顛三倒四之後，醫師就停止了手術。動完腦葉切斷術之後，大家很快就發現這次的手術無疑是個大災難。蘿絲瑪莉的心智能力退化成如同兩歲大的小孩，她馬上被送入精神病院，終其一生都無法言語或走路，而且伴隨著失禁症狀。約瑟夫．甘迺迪後來不曾再見過這個女兒一面。至於蘿絲瑪莉的兄弟姊妹，則要等到二十年之後才知道了這個姊妹為何從家族消失的真相。

我跟許多人一樣，對腦葉切斷術的認識是來自文學和電影。田納西．威廉斯（Tennessee Williams）的姊姊也叫蘿絲，也接受了腦葉切斷手術而終身失能。這位偉大的劇作家在其劇作《夏日癡魂》 （Suddenly Last Summer ）批評了這種手術，在劇中，這樣的手術則是讓同性戀者得以「道德健全」的手段。不過，真正讓這個手術的惡名以最大力道傳播出去的，應該是肯．克西（Ken Kesey）一九六二年的小說《飛越杜鵑窩》（One Flew Over the Cuckoo’s Nest ），該小說更於一九七五年被改編成由傑克．尼克遜（Jack Nicholson）主演的同名電影。這個故事的英雄是勇猛、叛逆和充滿魅力的藍道．P．麥墨菲（Randle P. McMurphy），由於他攻擊了奧瑞岡（Oregon）州立精神病院專橫的護士長，後來被迫接受腦葉切斷術。整個故事的敘述者「酋長」波登（Chief Bromden）描述了手術的悲慘結果：「一直張著眼睛，裡頭的腫脹已經消退得差不多了；眼睛就這麼瞪著刺眼的月光，闔不上也進不了夢鄉，由於張開了這麼久且無法眨眼而眼神呆滯，看來就像是保險絲盒裡燒掉的保險絲一樣。」另一個病人是這樣形容麥墨菲：「那張臉面無表情，就像是商店裡的假人……」我依然清楚地記得，電影裡的酋長溫柔地抱起麥墨菲仰臥的身體的那個時刻，他看著朋友的空洞臉龐才驚恐地意識到：雖然燈是亮著，但是沒有人在家。這可以說是現代電影史中最令人震驚的時刻之一。幾乎同樣讓人不安的電影畫面則是出現在一九六八年的經典科幻電影《浩劫餘生》（Planet of the Apes ）；查爾頓．赫斯頓（Charlton Heston）所飾演的太空人泰勒（Taylor）發現未來的猩球科學家已經為同行的團隊成員施行了腦葉切斷手術。

關於腦葉切斷術的背景說明如下：費里曼醫師和莫尼茲醫師是這個手術的先驅，他們之所以會進行這個費里曼自己描述為「手術誘發的童年」的手術，就是試圖利用這個手術來治癒思覺失調症、慢性頭痛、偏頭痛、產後憂鬱、躁鬱症以及輕度行為障礙等疾病。費里曼醫師曾經在一天之內就進行了令人瞠目結舌的二十五起腦葉切斷手術， 因此許多接受手術的人都下場不佳也就不足為奇了。有個名叫霍華德．杜利（Howard Dully）的小男孩是因為不討母親歡心而被迫接受手術；二次大戰之後，好幾千位返家後出現創傷後壓力症候群的美國士兵都接受了腦葉切斷手術。執行手術的醫師都認為，除了手術使人身亡之外，病人的永久性腦部損傷和退化成只能自行呼吸的植物人的狀態，都不過是有效治療手段的附帶傷害。

現代科技讓腦部手術不再是沒有地圖的冒險

讀到這裡，我可以理解你們可能覺得我給了自己一個全然無望的任務，畢竟想讓黑面煞星變成奇普斯先生幾乎是自不量力，更別說是宣稱腦葉切斷術已經是值得信賴的手術了。不過，現在的情況確實如此。

事情的變化是這樣的。回到一九四○年代和一九五○年代，外科醫師拿著冰鑿和奶油刀在腦袋瞎弄，他們對於自己在做的事要不是一知半解，不然就是根本一無所知，情況有點像是從西班牙啟航的探險家克里斯多福．哥倫布（Christopher Columbus），既沒有地圖，也不清楚自己真的要前往哪裡，或是到了那裡會發現什麼。基本上，改變的就是地圖製作的這個部分。多虧了X光、發射電腦斷層掃描攝影術、核磁共振造影、正子斷層造影掃描、單光子射出電腦斷層造影掃描、腦電波圖和腦深層電刺激的發明，外科醫師現在對於大腦先前神祕的拓樸圖有了更清楚的概念，也就更能夠了解大腦發生了什麼事、發生的部位和發生的原因。我們現在已經可以確切地說出掌管視覺、嗅覺、語言，或行動的各是大腦腦葉的哪個部分，舉例來說，無論好壞，掌管我發表演說的大腦部分是布洛卡區，是位於額葉的一個區域；告訴我時間不夠要快點說完的大腦部分則是位於大腦後部的頂內葉區。

對於大腦這個最美好的人體器官的偉大奧祕，我們現在終於擁有能夠了解的手段，而這是佛朗茲．約瑟夫．加爾（Franz Joseph Gall） 和凱薩．倫柏羅索（Cesare Lombroso）等早期的大腦和頭部製圖師做夢也想不到的方式。現在的我若是能夠找出，到底是大腦的哪個部分竟然瘋狂到讓我覺得自己能夠完成以神經外科為主題的書寫任務，如此一來，我們或許就知道了一切。我們現在已經配備了人體頭部的世界地圖（mappa mundi），我們不妨將之稱為一份電子版的大腦地圖（mappa cerebrum），這彷彿是外科醫師擁有了進入人體頭顱探索旅程的最新衛星導航系統；不管是簡單的顱骨切開術，或者是在顱骨鑽洞來緩和硬腦膜下血腫，我們現在對於所有的神經外科手術的療程和結果更有信心。

基於一些（大概與先前詳述的既有名聲相關的）敏感原因，現在的神經外科醫師都會說腦葉切斷術是一種「前顳葉切除術」（anterior temporal lobectomy，簡稱ATL）。這項手術需要完全移除大腦顳葉的前面部分，是目前針對醫學上難以治療的內側顳葉癲癇（medi a l temporal lobe epilepsy，簡稱TLE）病人的標準治療方案，也就是說這樣的病人無法以抗癲癇藥物來控制癲癇性痙攣。雖然這個手術依然有風險而且極為昂貴，但是據報有介於百分之八十到百分之九十的病人在術後都不會再出現癲癇。

我們已經不再動用奶油刀或冰鑿來切開大腦。我可以告訴你第一手的資料，這是因為身為你的勇敢報導者的我在幾星期前去觀摩了一次前顳葉切除術的進行，地點是位於倫敦皇后廣場（Queen Square） 的國立神經病學和神經外科醫院（National Hospital for Neurology and Neurosurgery）。一天之內進行二十五次腦葉切割手術的年代已經一去不復返，我看的那一場前顳葉切除手術幾乎進行了八小時，而且參與手術的醫護人員共計九位，其中包括了三位神經外科醫師。手術開始之前，病人頭部X光片上的一個微小到幾乎看不見的損傷或疤痕吸引了我的目光，而那或許是連瑞士鐘錶匠都不會注意到的，但是卻逃不過我們的神經外科醫師麥克沃伊醫師（Dr McEvoy）的法眼。麥克沃伊醫師向我解釋，那個疤痕必然跟病人的癲癇有關，大概是病人小時候發高燒所感染的結果。在倒不如說是一點都不狂熱的氛圍之中，前顳葉切除手術正式開始。

目前，在進行顱骨切開術之前，光是使用電動手術刀（或是俗稱的「保威」[Bovie]手術電燒刀）來移除肌瓣和清理頭顱表面，可能就要花上將近兩個小時的時間。接下來是以高速電鑽來進行顱骨切開術，而過程中發出的聲音和味道都讓我想起了自己讓牙醫補牙的經驗。醫師切下了一個火柴盒大小的顱骨，並且將之安全地保存，以便之後能夠嫁接回去。

就在顱骨下方，有一層叫做硬腦膜的薄膜包裹著整個大腦，看起來就像是雜碎羊肚（haggis，譯註：此為將肉雜、洋蔥和調料等放入羊胃中烹煮的一種蘇格蘭料理）上的外皮。切開薄膜後，顯露出來的就是閃閃發光的灰色大腦，上頭布滿了蛛網狀的血管，簡直像極了電影《異形》中有趣的異形蛋。使用了巨型神經外科顯微鏡，就連像人類頭顱這樣深沉而無法進入的腔體都能夠一目了然，才能夠在今日執行切除大腦的精巧工作。

在為病人動手術的時候，外科醫師告訴我，動完腦葉切割術的大腦很快就會重新自我配線；現在的病人在一輩子深受癲癇性痙攣之苦後，對於大腦在術後要建立新的突觸所帶來的短期不便，都認為那是值得付出的代價。就我外行人的意見來看，相較於早期的粗略估算和冰鑿，更別說是背誦《主禱文》的方式，現今的整個高度科技和極度精細的科學手術可以說是極大的進步。相信你們也很樂意知道，現在那位病人的術後復原良好，而讓他需要動神經外科手術的前顳葉癲癇也完全消失了。

如果換成是華特．懷特的年輕犯罪拍檔傑西．品克曼在場目睹這場令人讚嘆的手術的話，我想他一定會跟神經外科醫師擊掌致意並且說道：「唷，科學，很神喲。」

——本文摘自《皮囊之下》，2019 年 4 月，健行出版社。