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【Gene思書齋】咔嚓!切開左右腦

Gene Ng_96
・2017/07/15 ・2200字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

你應該看過一些圖,例如「旋轉的舞者」或「前進的騎士」,聽說這些圖可以判斷你是左腦人還是右腦人

然而這些傳聞可能純屬謠言,或說是偽科學。因為一來,僅要你判斷舞者或騎士方向,無法確認你擅長用左腦還是右腦;二來不管你進行的是理性的思考,還是感性的創意,兩側的大腦都要同時使用。不管科不科學,所謂的左腦右腦開發,恐怕是史上最廣為流傳的心理學迷思吧!

正常人左右腦之間,會透過胼胝體(corpus callosum)來溝通訊息。可是,在醫療倫理未像今天這樣良好建立的時代,神經外科醫師會為癲癇病患進行一種手術,把胼胝體咔嚓切掉,讓大腦不正常的同步放電侷限在一個腦半球,減輕癲癇發作時的症狀。

胼胝體被咔嚓掉的病患,日常生活裡的人格、認知和心理,似乎沒啥重大改變,直到加州理工學院的羅傑.斯佩里(Roger W. Sperry,1913-1994)和他的學生找來裂腦人進行一系列設計巧妙的實驗,發現阻斷左右腦之間的互通有無、讓左右腦不知道另一個腦半球在想啥,會產生不少有趣的實驗結果,也揭露出腦功能側化(Lateralization of brain function)的發現。

當左右腦不能溝通,會發生什麼事?

羅傑.斯佩里因裂腦人的研究榮獲 1981 年諾貝爾生理醫學獎,當時功勞最大的學生是葛詹尼加(Michael S. Gazzaniga),他們共同在加州理工設計一系列實驗,探討裂腦人在語言、視覺和運動上的變化,透過那些實驗,他們發現一些神經認知過程,有左右腦功能側化的現象,也就是主要會由一個腦半球掌管。

此外,他們也發現左腦主要負責說話和語言能力,右腦主要掌管空間和面部辨識。在裂腦人左右腦無法溝通的情況下,研究人員分別讓左右眼觀看不同圖像,實驗者居然可以掰出自以為合理的解釋,例如給右腦看一個雪鏟,左腦看雞爪,實驗者分別用左手指著雪鏟、右手指著雞爪,說鏟子是用來清雞糞的。

裂腦研究的啟示是,大腦並不像學界曾經認定的同質化處理信息,相反的,腦組織會特化成不同模組和迴路來進行特化功能。

這個啟示是個典範轉移,因為當時美國心理學界主導的是行為主義,主張心理學應該研究「可以被觀察和直接測量的行為」,反對研究「沒有科學根據的意識」。

可是葛詹尼加創意的認知神經科學,卻開啟了對意識的科學研究,也因為認識到腦是由不同模組和迴路組成的,葛詹尼加在《我們真的有自由意志嗎?》(Who’s in Charge?: Free Will and the Science of the Brain)一書中主張:腦中沒有一個主導的命令中心,「自我」和「自由意志」都是幻覺,意識是腦整體平行而分散地運作下由「解譯器」產生的(詳情請參見《我們真的有自由意志嗎?》)。

一窺腦科學家的科學與人性面

《切開左右腦:葛詹尼加的腦科學人生》Tales from Both Sides of the Brain: A Life in Neuroscience)是羅傑.斯佩里高徒葛詹尼加的自傳。葛詹尼加除了是位優異的學者,也相信科學家必須和社會大眾溝通,所以也寫了《大腦、演化、人》(Human: The Science behind What Makes Us Unique)、《社交大腦》(The Social Brain)、《心智問題》(Mind Matters)、《自然界的心智》(Nature’s Mind)、《倫理的腦》(The Ethical Brain)、《我們真的有自由意志嗎?》等科普書。

葛詹尼加的教職經歷很豐富,曾兩度在他的母校達特茅斯學院(Dartmouth College)任教,也兩度待過加州大學聖塔巴巴拉分校,還有在筆者我的母校加州大學戴維斯分校創立的神經科學研究中心,中間還待過紐約大學、紐約州立大學石溪分校、康乃爾大學醫學院等。此外,他創辦了《認知神經科學期刊》,還創建了認知神經科學學會。

《切開左右腦》中,葛詹尼加描述他們研究的進行過程以及科學上的意義。他一開始主要的研究是透過裂腦人進行,隨著技術的進步,他們可以利用更先進的儀器探討大腦功能,如 CT、fMRI、PET、SPECT、MEG 等等,非專家的讀者不見得需要知道這些縮寫的詳細內容,但這般在技術上與時俱進,對科學研究而言是非常重要的。

他也談到生活中相關的決定,如搬家、婚姻、旅行等等,在《切開左右腦》中讓人見識到頂尖科學家的人性層面;另外還有在團隊、期刊、學會、研討會和研究單位創建等過程中,他如何和許多學者、甚至是媒體人及政治家建立了深厚友誼,以及受到許多貴人的相助,可以看出科學研究不是單打獨鬥,人緣好也是很重要的

整本書,完全沒有談到 KPI、SCI 和期刊論文點數,只有對研究旺盛強烈的好奇心,不像今天亞洲多國學者在政府搞不清楚狀況下,被套牢在拚論文篇數和點數的困境裡;何況從書中葛詹尼加多次在不同大學院校擔任主管、和上層應對打交道的經驗來看,愈有效率的方式往往是愈有彈性的,被一大堆規定綁死、疲於和官僚打交道,只會扼殺一流的創意、製造二流的成果。

如果你對腦科學和神經科學感興趣,《切開左右腦》是本必讀讀物。而如果是想要獻身科學研究或者只想要瞭解相關工作,《切開左右腦》同樣是本很好的參考讀物!

本文原刊登於閱讀最前線【GENE 思書軒】,並同步刊登於 The Sky of Gene


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Gene Ng_96
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來自馬來西亞,畢業於台灣國立清華大學生命科學系學士暨碩士班,以及美國加州大學戴維斯分校(University of California at Davis)遺傳學博士班,從事果蠅演化遺傳學研究。曾於台灣中央研究院生物多樣性研究中心擔任博士後研究員,現任教於國立清華大學分子與細胞生物學研究所,從事鳥類的演化遺傳學、基因體學及演化發育生物學研究。過去曾長期擔任中文科學新聞網站「科景」(Sciscape.org)總編輯,現任台大科教中心CASE特約寫手Readmoo部落格【GENE思書軒】關鍵評論網專欄作家;個人部落格:The Sky of Gene;臉書粉絲頁:GENE思書齋


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試管嬰兒「非侵入性胚胎著床前染色體篩檢」,有效提升懷孕成功率

careonline_96
・2022/05/12 ・2484字 ・閱讀時間約 5 分鐘

「不孕症其實是文明病!」禾馨生殖醫學中心陳菁徽醫師指出,現在平均結婚的年紀遠比十幾、二十年前晚了七、八歲左右,隨著年紀越大,自然受孕也就越困難。根據統計,約有 15% 的夫妻會面臨不孕症,也就是每七對夫妻就有一對遭遇不孕的問題。

如果夫妻沒有避孕,卻長達一年無法自然受孕,即符合不孕症定義。究竟何時該尋求生殖醫學的協助呢?陳菁徽醫師表示,這需要依據備孕時的年齡來決定,如果是 35 歲以下,努力一年就該找醫師;如果是 35 至 39 歲之間,大概半年即可尋求協助;如果是 40 歲以上的女性,最好是一有備孕需求,就先諮詢醫師,預先進行基礎檢查,了解自身當下的生理功能狀態,再進一步擬定生育計畫。

父母染色體都正常,為何胚胎染色體會異常?

不孕的原因很多,除了功能異常與生殖系統相關疾病外,其中約有六成與染色體異常有關。陳菁徽醫師解釋,習慣性流產常發生於高齡夫妻,其中約有四成原因是因為胚胎染色體數量異常而造成流產,且流產機率隨著年齡上升。

聽到染色體異常,患者通常都會感到困惑,「為何夫妻的染色體都正常,卻會出現染色體數量異常的胚胎?」

這就要從減數分裂說起,人類在產生精子或卵子的時候,細胞會經過減數分裂的過程,從原本 46 條染色體分裂成 23 條,如此一來,當未來精子與卵子結合時,才會形成具有 46 條染色體的正常胚胎細胞。

陳菁徽醫師指出,染色體數量異常的原因,可能發生在產生精子或卵子的減數分裂時期,由於沒有正常分裂成 23 條染色體,所以受精後便會形成染色體數量異常的胚胎。這是在每個人體內都可能發生的狀況,而且隨著年齡增長,發生機率也越高。所以國健署規定,34 歲以上的孕婦,羊膜穿刺及染色體檢查是必要的檢查項目。

通常減數分裂異常的狀況,較常發生在女性身上,因為女生的卵子自出生之後,就已存放於卵巢中,而男性的精子則是可以不斷製造。陳菁徽醫師比喻說明,減數分裂的過程需要耗費能量,如同電池的蓄電力,當年紀越大,電池的電量越不足,而無法正確地把染色體平均分成兩半,以至於胚胎的染色體異常率,會隨著年紀節節上升。

為了預防胚胎染色體數量異常的問題,目前在生殖醫學方面,試管嬰兒已可運用胚胎著床前染色體篩檢 (PGS/PGT-A) 來提高懷孕成功的機率。

胚胎著床前染色體篩檢(PGS)有效提升懷孕率

試管嬰兒的過程為分別取出女性的卵子以及男性的精子,使其在體外受精並培養成健康的胚胎,再放回女性的子宮內,增加懷孕的機率。試管嬰兒成功的關鍵在於母體狀況是否良好、是否具有正常染色體數量,以及型態良好的胚胎。

陳菁徽醫師也提及,自然懷孕的成功率約 10% 至 15%,且會隨著年齡增長而下降;若能夠成功取卵並透過試管嬰兒療程的幫助,懷孕成功率可以增加至 4 成;若試管嬰兒療程再加上胚胎著床前染色體篩檢 (PGS/PGT-A),則可以將懷孕成功率進一步提升至大約 7 成。

「胚胎著床前染色體篩檢(PGS/PGT-A)」的過程為在受精卵培養至第五天,大約有 200 多個細胞時進行胚胎切片,資深專業胚胎師會在顯微鏡下,使用一根極細的玻璃針,小心取出胚胎外圍的數顆細胞來進行檢測。

陳菁徽醫師表示,胚胎切片取樣的是胚胎最外層的細胞,又稱為「滋養層細胞」,也就是將會發展成胎盤的部位,因此不會影響到未來發育成寶寶的「內細胞群」。

目前胚胎切片技術的發展已經相當成熟,但侵入性的切片取樣仍有約 1% 的耗損風險,主要與胚胎的發育狀況有關。因此,發育不佳的胚胎,並不適合使用胚胎切片進行胚胎著床前染色體篩檢。

替胚胎抽羊水,非侵入性胚胎著床前染色體篩檢(niPGS)

如果想要知道胚胎的染色體狀況,但又不想動到胚胎,有沒有什麼其他的方法呢?

隨著生殖醫學科技的進步,現在已有不需要侵入胚胎的染色體檢測技術,稱為非侵入性胚胎著床前染色體篩檢(niPGS/niPGT-A)。 

陳菁徽醫師也提到,因為胚胎在培養液裡生長的過程中,會不斷釋放出微量 DNA 到培養液中,所以我們只需要抽出培養液,取得微量 DNA,不需取用胚胎上任何細胞,此做法很像是在幫胚胎「抽羊水」,然而,培養液中的 DNA 量非常少,所以需要非常精密的技術來進行檢測。

非侵入性胚胎著床前染色體篩檢(niPGS/niPGT-A)是未來的趨勢,陳菁徽醫師說,對胚胎生長狀況較差的媽媽們來說,也是一大福音,更能廣泛使用於試管嬰兒療程的胚胎染色體篩檢,幫助醫師判斷並選擇最有潛力的胚胎進行植入,提升懷孕成功率。

貼心小提醒

陳菁徽醫師同時也分享,「我自己也是病人,一路走來,我能了解在做試管嬰兒的過程中,會很需要家人與醫護人員的支持,夫妻才可以共同渡過這一關。」

不孕症、習慣性流產常與胚胎染色體數量異常有關,目前有多項科技都已隨著生殖醫學的發展而誕生,包括胚胎著床前染色體篩檢(PGS/PGT-A)、胚胎切片,以及非侵入性胚胎著床前染色體篩檢 (niPGS/niPGT-A)等,所以在進行試管嬰兒療程的同時,更能夠協助醫師診斷以及提高懷孕率。

陳菁徽醫師也鼓勵,希望大家都可以互相支持,不要灰心、也不要失望,我們都會陪伴大家一起度過,迎接寶貝的到來!


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careonline_96
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