【Gene思書齋】咔嚓！切開左右腦

誰不接受多樣性？

我們的成長方式具有多樣性。有人長得快，有人長得慢；有人長得高大，有人長不高。這種多樣性是「生物的策略」。不過有個東西並不接受多樣性。就是我們的大腦。

人腦不善於處理複雜的訊息。

有一個法則叫做「神奇數字七法則」，意思是：人類一次頂多只能記住七樣東西。

這是真的嗎？我們來試試看。

請記住以下插圖，限時三十秒。

接著再看下面的圖，什麼東西不見了？

答案是不倒翁。為什麼明明十樣物品也不多，我們就是記不住呢？

再來試試下一題吧。

雖然超過七個圖，但是這一題可能大家都記得住，因為這些圖都與《桃太郎》的故事有關。先找出關聯性，再加以歸納整理，大腦才有辦法勉強記住超過七樣東西。

大腦不擅長處理太多資訊

記憶圖畫或許比較困難，試試看數字吧。

請記住旁邊的數字，限時五秒。

怎麼樣？ 是不是太簡單了點！

下面這一組數字呢？ 也是限時五秒。

上面這一題是不是也太簡單了！

下一組數字呢？ 限時同樣五秒鐘。

如何？

前兩題應該可以輕輕鬆鬆記住，但是第三題就比較不容易了吧？

你知道第三題有幾個數字嗎？

答案是八個。

只有八個！

人類厲害到發明了電腦，我們優秀又傑出的大腦照理說應該能理解一百、一萬，甚至一億個數字。然而實際上，人腦必須費盡力氣才能記住兩隻手數得完的數字。我們的大腦本質上不擅長處理「大量」的資訊。

理解「大量」的方法

如同上述的例子，當題目是文字（圖像）時，只要歸納出《桃太郎》的故事，我們的大腦就更容易理解。

那麼數字呢？

我們來看看下面的數列。

把亂七八糟的數字排成一列，是不是就好記很多？

如果再排成下面這樣呢？

這次是依照數字的大小排序。

我們可以看到「3」有兩個，而 1 到 9 中間缺少了「7」和「8」。經過排列和整理順序之後，人腦就比較能夠理解這些資料。我們的大腦最喜歡把東西排成一列或排順序。學校排成績也是這樣的關係吧？

——本文摘自《生物轉大人的種種不可思議：每一種生命的成長都有理由，都值得我們學習》，2023 年 8 月，商周出版，未經同意請勿轉載。

本文翻自<Astrocyte Dysregulation and Calcium Ion Imbalance May Link the Development of Osteoporosis and Alzheimer’s Disease>一文

蔡依良 撰

加拿大的研究報告中指出，阿茲海默症患者罹患骨質疏鬆症和骨折發生率是同年齡神經正常成人的兩倍多 [1]。一項為期兩年的縱向研究也表明，與非失智症的患者相比，阿茲海默症患者的骨骼密度流失的更多 [2]。目前已有少量的實證證據，證明了阿茲海默症的神經病理生理學特徵可能導致骨質流失 [3, 4]。藥物方面，也有報告指出使用鈣離子通道阻滯劑和用於治療骨質疏鬆症的雙磷酸鹽類藥物，可以有效地緩解阿茲海默症的症狀。

為什麼骨質疏鬆與阿茲海默症會有關係呢？這就要從阿茲海默症是什麼開始說起。

阿茲海默症是五種失智症的一種

我們所說的阿茲海默症，只是失智症的其中一種。失智症主要可分為五大類型：路易氏體失智症、額顳葉失智症、血管型失智症、混合性癡呆，以及阿茲海默症。其中阿茲海默症為最常見的失智症，它是一種與年齡相關，認知能力下降的退化性疾病，包括記憶力改變和定向能力下降。

在阿茲海默症的病程中，有高達 70-80% 的患者會表現出非認知症狀，這會導致患者煩躁不安，表現妄想、抑鬱、幻覺、錯誤識別、睡眠障礙、冷漠、攻擊性、進食障礙、不適當的性行為或徘徊。

因此我們有必要先強調，這些研究都只說明了其中一種失智症類型——阿茲海默症，與骨質疏鬆有關，不是所有失智症都跟骨質疏鬆有關係。

為什麼阿茲海默症會跟骨質疏鬆扯上關係？

在病理學上，阿茲海默症患者的典型症狀是澱粉樣蛋白-β (Aβ) 斑塊和 tau 過度磷酸化。然而，最近的研究表明，這些症狀並不是疾病的原因，而是發病後產生的。與其他類型的失智症相比，阿茲海默症具有明顯的松果體鈣化及體積縮小，和褪黑激素分泌減少的特徵。

而這幾個跟「松果體」有關的特徵，跟阿茲海默與骨質疏鬆症有密不可分的關係。

松果體是什麼？

松果體位於腦部中央的上視丘，介於兩個腦半球之間，藏在丘腦兩半連接處的凹槽中。是一個對光敏感的小型神經內分泌器官，透過眼球接受光的信息，調整褪黑激素的分泌量，進而控制動物的睡眠時間。它具有高度血管化的構造，不依賴血腦屏障（BBB）所提供的保護。由星狀膠質細胞、小膠質細胞、內皮細胞和釋放褪黑激素的松果體細胞所組成的器官。

松果體的分泌能力與其體積大小成正比。因此當羥基磷灰石逐漸沉積在松果體形成鈣化時，成為我們俗稱的「腦砂」，勢必將減少褪黑激素的產生。這就是上面提到的「阿茲海默症具有明顯的松果體鈣化及體積縮小，和褪黑激素分泌減少」。

褪黑激素與骨細胞增殖有關

有趣的是，褪黑激素除了與腦的關聯外，其他研究還發現使用褪黑激素可增加正常人的骨細胞和成骨細胞的增殖。這即是一開始研究所說的「阿茲海默症與骨質疏鬆症有關係」的原因之一。

為什麼是之一呢？因為不只在褪黑激素上，找到阿茲海默症和骨質疏鬆症二種疾病的關聯性，也在其他骨鈣代謝激素，像是：腦雌激素、甲狀旁腺素、維生素 D3、降鈣素、骨鈣素…等，也都有研究找出該激素與兩種疾病之間的關聯性。

骨鈣代謝激素對阿茲海默症的影響

腦雌激素由星狀膠質細胞合成，具有神經保護的功能，維生素 D3 除了可以保護骨骼，同時也是一種神經類固醇激素，在大腦中扮演保護和調節作用。Hana 等人研究則是發現「降鈣素基因相關肽拮抗劑（CGRP）」，具有成骨和維持骨穩態的作用，可能成為延緩人類認知衰退的治療靶點 [5]。

還有，成骨細胞衍生的骨鈣素，發現可以改善與年齡相關的認知衰退、預防抑鬱和焦慮，以及減少星形膠質細胞和小膠質細胞的增殖。綜合上述，我們可以得知阿茲海默症和骨質疏鬆症之間，確實存在著某種相關性。

阿茲海默症與骨質疏鬆有關的可能原因

雖然有不少研究支持阿茲海默症與骨質疏鬆有關聯性，但兩者的因果關係，尚未有統一答案，不過，我們可以藉由以下幾點推測可能原因：

一、松果體中的星狀膠質細胞對鈣離子平衡作用

星形膠質細胞為組成松果體的重要細胞之一，它的功能有維持鈣離子濃度平衡，提供神經細胞營養，並可在體內遷移。鈣離子是人類重要的神經傳遞物質之一，一旦被觸發，星形膠質細胞之間就會形成鈣波，激活其他星形膠質細胞傳遞信息。

二、調節骨頭生長的骨細胞為星狀型態細胞

人體大多數的鈣質儲存在骨骼中，以維持一生的鈣穩態。骨組織主要由骨細胞、成骨細胞和蝕骨細胞組成。在骨重塑當中，成骨細胞是生成骨頭的細胞，蝕骨細胞則是分解骨頭的細胞，而骨細胞是調節蝕骨細胞和成骨細胞活性的星狀型態細胞。在成熟的骨骼中，骨細胞是數量最多的細胞類型，有著與生命體本身一樣長的壽命。

雖然骨細胞的並非星形膠質細胞，但無論在形態或功能上，都有相似之處，同樣為星形，也都與鈣離子濃度的調節有關，只是松果體內的星狀細胞是直接調整鈣離子，骨細胞是藉由控制成骨與蝕骨細胞，來影響周圍鈣離子濃度。為了方便起見，我們假設骨細胞是星形膠質細胞的一種，而松果體主要也是由星形膠質細胞組成。

在鈣波的影響下，那麼當蝕骨細胞有較高的細胞活性，加上星形膠質細胞逐漸失去功能時，鈣將從骨骼中逐漸流失，從而引發骨質疏鬆症。隨後被釋放到血液中的鈣離子可能在松果體中蓄積並導致異位鈣化，從而促進阿茲海默症的發生。

最後值得我們進一步思考的是，長期的慢性發炎時常伴隨著鈣化現象的發生。如果我們常常半夜不睡覺，或在睡前接收大量的光線刺激。長期不正常的光週期是否會導致松果體慢性發炎，誘發松果體鈣化增加罹患阿茲海默症的風險呢？

參考資料

1. Weller I I. The relation between hip fracture and Alzheimer’s disease in the canadian national population health survey health institutions data, 1994-1995. A cross-sectional study. Ann Epidemiol. 2000;10(7):461. doi:10.1016/s1047-2797(00)00085-5
2. Loskutova N, Watts AS, Burns JM. The cause-effect relationship between bone loss and Alzheimer’s disease using statistical modeling. Med Hypotheses. 2019;122:92-97. doi:10.1016/j.mehy.2018.10.024
3. Dengler-Crish CM, Elefteriou F. Shared mechanisms: osteoporosis and Alzheimer’s disease?. Aging (Albany NY). 2019;11(5):1317-1318. doi:10.18632/aging.101828
4. Minoia A, Dalle Carbonare L, Schwamborn JC, Bolognin S, Valenti MT. Bone Tissue and the Nervous System: What Do They Have in Common?. Cells. 2022;12(1):51. Published 2022 Dec 22. doi:10.3390/cells12010051
5. Na H, Gan Q, Mcparland L, et al. Characterization of the effects of calcitonin gene-related peptide receptor antagonist for Alzheimer’s disease. Neuropharmacology. 2020;168:108017. doi:10.1016/j.neuropharm.2020.108017

中國古代思想家透過觀察及反思，提出許多做人處事的道理，成為許多經典流傳給數千年後的我們。現代人也許會質疑，那些古老智慧早已過時不適用，甚至不符合科學以及時代潮流。有趣的是，許多經典的背後與現代科學理論相差不遠，甚至能啟發科學家重新詮釋心理學以及大腦運作的理論。

透過這個專題系列，我希望以中國經典當作出發點，讓讀者能從另一個角度認識我們的大腦以及心智的運作，從中體會古老智慧帶給我們的啟示。

人≠禽獸？

「禽獸不如」是一句常見不過的罵人成語，用來形容品格低下、行為不端正的人。禽指的是鳥類的總稱，而獸指的是四足的哺乳動物，通常指野獸。禽獸兩字的合用，通常指的是鳥類和獸類的合稱。

從字源來看，禽始見於甲骨文，形象是下部有柄的網，一開始是作為動詞指擒拿的行為，並衍伸至指捕捉到的鳥獸，《説文解字》則是以走獸總名定義之，因此一開始禽是用來概括稱呼擒獲到的獵物，並非單指鳥類。一直到數千年前的戰國時期，才開始有禽獸兩字的連用。

《孟子．滕文公上》：「草木暢茂，禽獸繁殖；五穀不登，禽獸偪人。」

《莊子．馬蹄》：「禽獸成羣，草木遂長。」

這時的禽則專指鳥類，獸字也初見於甲骨文，會意字，從單和犬兩字組合成，單是狩獵工具而犬也是用來協助狩獵，因此一開始是動詞，指打獵。而後定義也包含打獵的對象，即野獸。

關於人類與禽獸的類比，孟子或許是最早也是最愛用的聖賢之一。

《孟子．滕文公下》：「無父無君，是禽獸也。」

孟子斥責眼中沒有父母、目無君上的人，就像是禽獸一般。孟子強調人與禽獸不同之處，彰顯人類獨有的品德仁義。孟子在《離婁下》更提到：

「人之所以異於禽獸者幾希，庶民去之，君子存之。舜明於庶物，察於人倫，由行義行，非行仁義也。」

人類和禽獸的差異其實只有一點點，一般人把和禽獸不同的地方給丟棄了，而君子則是把差異給留了下來。舜對世間的事物以及人際關係了解相當透徹且明察於心，是遵照仁義之心來處理所有事情，而不是勉強為了行仁義而行仁義。

以上可見孟子強調人與禽獸的差異在於仁義道德價值，而摒棄該中心思想的人則與禽獸並無不同。

西方哲學對於人與動物的論點

不同於東方的中國經典強調人類與禽獸的類比，西方哲學早期就將人類與動物區分開來。

十七世紀的勒內·笛卡兒（René Descartes）把動物稱作是動物機器（animal machine）或是自動機（automata），認為動物沒有思考能力與意識，是沒有靈魂與心智的物質機器。

相比之下的，他的心物二元論（Mind–body dualism）則認為人類是有非物理性的思維物（res cogitans），以及有物質實體的廣延物( res extensa）。笛卡爾的理論也受到唯物論者的挑戰，十八世紀的唯物論代表人物之一，法國醫生和哲學家朱利安．奧弗雷．拉．美特利（Julien Offray de La Mettrie）在《著作人是機器》（Man a Machine ：法文：L’homme Machine）中反對物質與靈魂分離的二元論，認為人也是機器，且物質的不同組合能產生人的思想。

拉美特利的想法也影響後續心理學以及行為理論的發展，20 世紀著名的哲學家，卡爾．雷蒙德．波普爾（Karl Raimund Popper）也討論拉美特利在演化論以及量子力學上的相關，並讚賞拉美特利能在現代科學理論發展前提出一套符合讓科學家以及物理學家們支持的觀點。

演化論說明人與動物的相似性

在科學研究以及演化論尚未發展的時期，神創論（Creationism）解釋人的誕生。創世記 1:26-31提到上帝照自己的形像造人，上帝說：

「我們要照著我們的形像，按著我們的樣子造人，讓他們管理海裡的魚、空中的鳥和地上的牲畜及一切爬蟲。」

這樣的描述也使得人類認為自己在物種上有另一層次的地位，並認為人類與動物是不同的。但從演化論來說，人類在生物學上的歸類是哺乳綱、靈長目、人科、人屬的物種。

我們的大腦也非一開始就如此的發達，這一切還須要歸功於演化上各式各類的動物以及漫長的時間。光從人類的神經解剖構造來看，人腦的神經迴路與老鼠有非常多像似之處，甚至科學家們也能透過研究果蠅大腦來試圖破解人腦的運算機制。

人類大腦與禽獸最大不同是新皮質區域尤其是前腦的部分。

十九世紀的三重腦假說（Triune brain）認為脊椎動物的前腦與行為的演化過程是由爬蟲腦複合區 （Reptilian）、古哺乳動物腦（邊緣系統）（Paleomammalian (limbic system)）、新哺乳動物腦（Neomammalian）的三個結構疊加而成^[1] （圖一）。人腦的皮質區域非常的發達，甚至演化上必須透過皺褶來增加表面積讓更多腦組織能裝在我們的頭殼內，如此也代表著能在有更多神經細胞存在於每體積單位的腦組織（圖二）。

大腦如何進行道德仁義決策？

人類與動物最大的不同之一，是道德決策的表現。

面對複雜的社會情境，我們時常會遇到沒有標準答案並讓人陷入兩難的困境，此時我們的大腦會對該情境進行運算，評估任何決定可能帶來的利弊。透過功能性磁振造影（fMRI）的研究發現，情緒是影響與人有關的道德兩難處境（personal moral dilemma）的決策重要因素之一。

當人們進行與人有關的道德兩難（例如：將超載的救生艇上的一個人趕出去來拯救其他人）和與人無關的道德兩難（例如：保留路上撿到的錢包）時，情緒性的處理程序會影響與人有關的道德兩難，並啟動重要相關的腦區包括內側前額（medial frontal gyrus）、後側扣帶皮質（posterior cingulate）以及左右兩側的角回 （left and right angular gyri）^[2]。

禽獸作為仁義道德的界線，很難想像比禽獸還不如的行為。不過，早在魏晉時期，《晉書．阮籍傳》就記載：

「禽獸知母而不知父，殺父，禽獸之類也，殺母，禽獸之不若。」

竹林七賢的阮籍認為，禽獸都是知道其母不知其父，因此弒殺父親的行爲，屬於禽獸一類，但弒殺其母，則是連禽獸都不如。

如此令人髮指的行為在人類社會上並非少數。反社會以及心理病態的道德淪喪者被認為與背側與腹側的前額葉腦區（dorsal and ventral PFC）、杏仁核 （amygdala）、以及角回（angular gyrus）受損有關^[3]。

此外，在大腦有不正常的單胺氧化酶 A （MAOA，monoamine oxidase A）基因表現，也影響杏仁核以及前額葉結構發展並導致反社會人格和高度心理病態特質有關^[4]。

總結

人類自詡為萬物之靈，認為自己優於其他物種。但數千年前的孟子卻已經觀察到人類與禽獸相似的行為表現，並提醒著我們合乎仁義道德的重要性。

大腦控制著情緒以及認知功能，是人體最複雜的器官。

 若大腦生病了，我們的心理健康也會出現問題。歸功於近代科學的發展，我們能透過精密的儀器進行觀察、實驗並提出理論來解釋大腦的運作。人腦是透過演化發展而來，因此與動物們有許多相似之處，而人類發達的前額葉皮質，是發展出意識、複雜認知及仁義道德的重要區域。

由於道德價值是建立在原始的神經迴路之上，若沒有時常警惕以及約束自己，我們大腦與禽獸類似的部分則會有機會主控我們的行為，產生衝動後悔的決定或是失去理智的犯罪行為。

參考資料

1. The Triune Brain in Evolution. Role in Paleocerebral Functions. Paul D. MacLean. Plenum, New York, 1990. xxiv, 672 pp., illus.
2. Greene JD, Sommerville RB, Nystrom LE, Darley JM, Cohen JD. An fMRI investigation of emotional engagement in moral judgment. Science. 2001 Sep 14;293(5537):2105-8. doi: 10.1126/science.1062872. PMID: 11557895.
3. Raine A, Yang Y. Neural foundations to moral reasoning and antisocial behavior. Soc Cogn Affect Neurosci. 2006 Dec;1(3):203-13. doi: 10.1093/scan/nsl033. PMID: 18985107; PMCID: PMC2555414.
4. Kolla NJ, Patel R, Meyer JH, Chakravarty MM. Association of monoamine oxidase-A genetic variants and amygdala morphology in violent offenders with antisocial personality disorder and high psychopathic traits. Sci Rep. 2017 Aug 29;7(1):9607. doi: 10.1038/s41598-017-08351-w. PMID: 28851912; PMCID: PMC5575239.