我的鑰匙在哪裡？快請大腦告訴你──《大腦先生的一天》

臺灣的經典偶像劇《薰衣草》完結多年，片頭曲依然深植人心：「♪ 記憶是陣陣花香／♪ 我們說好誰都不能忘～」^[1]〈花香〉的音律撩起劇情回憶，歌詞所述也真有幾分科學根據。當人將特定線索與學習的內容連結，便能在睡覺時以此線索鞏固對該內容的印象，即標的記憶再活化（targeted memory reactivation）。氣味和聲音，都曾被證實是有效的線索。^[2]只是進一步探討如何運用氣味強化記憶的臨床試驗，沒分送浪漫的瓶裝薰衣草，倒是散發出玫瑰香氛的甜美氣息。

單字測驗

德國佛萊堡大學（University of Freiburg）的研究團隊，在大猩猩實驗編輯器（Gorilla Experiment Builder）這個雲端平台上，建立了線上教學課程。讓以德文為母語，且對日文一竅不通的受試者，學習日文單字。內容條列的 40 組德、日雙語對照詞彙，其涵蓋 20 組名詞，以及各 10 組的動詞與形容詞。兩種語言的每個單字，都超過兩個音節。日語方面，採用羅馬拼音，沒有平假名、片假名或漢字。測試香氛如何幫助記憶的數次期中和期末考，試題範圍皆限於此詞彙對照表。^[2]

分組聞香

這個研究的目的看似簡單，但是並非有鼻有腦，就能盛情參與。受試者不僅不可健忘、失眠或是嗅覺欠佳；聞香前 24 小時，還不得飲酒或使用鎮靜藥物。起先篩除條件不符的報名者，得到 195 名介於 18 至 35 歲之間的人受試。從走完整個臨床試驗的 183 人中，再扣掉某些未照規定聞香者，最後僅分析165份數據。^[2]

受試者於頭3天學習、睡覺並參加期中考；結束學習階段後，在第 4、10 和 31 天，則各有 1 次期末考。此外，第 2、3 及 4 天，需額外填寫睡眠品質問卷。（如圖。）依照不同的聞香條件，他們被分為下列 4 組：^[2]

1. 無香組（N）：全程呼吸一般空氣的對照組。^[2]
2. 學習暨睡眠組（LS）：在花香中，背單字與睡覺。^[2]
3. 學習暨測驗組（LT）：於背單字和考試時，享受花香。^[2]
4. 學習、睡眠暨測驗組（LST）：背單字、睡覺及考試的三個階段，都有花香繚繞。^[2]

分裝香氛

知名作家張愛玲曾寫道：「娶了紅玫瑰，久而久之，紅的變了牆上的一抹蚊子血，白的還是『床前明月光』；娶了白玫瑰，白的便是衣服上的一粒飯粘子，紅的卻是心口上的一顆硃砂痣。」^[3]臨床試驗力求公平精確，也不容三心二意。就怕像談感情做選擇，惹出不必要的變因。此研究統一採用美國綠葉牌（Greenleaf）玫瑰香氛袋，從一而終，一勞永逸。^[2]

莎翁說，玫瑰換了名字，依然芬芳。^[4][註]同理，香氛袋改變包裝，本質依然，氣味也應該不受影響。每個受試者都領到 3 只茶包，上頭以德文寫著「學習」、「睡眠」和「測試」，代表分別使用的時段。依據各組聞香的安排差異，有些茶包填入香氛內餡，其他的則塞把碎紙充數。比方說，LS 組考試的時候不聞香，他們的「測驗」茶包，就甭想有味道。^[2]

增強記憶

2023 年 2 月的《科學報告》（Scientific Reports）期刊上，德國研究團隊表示，在學習、睡眠和測驗時，都沉浸於玫瑰香氛之中的 LST 組受試者，比其他幾組多記得 8.5% 的單字。也就是說，暴露於玫瑰花香 3 天 3 夜以上，的確會增強記憶。儘管目前還不曉得，繼續下去到第幾天效果會到達極限，也不清楚香氛助長的記憶能維持多久，他們認為這無疑是個經濟實惠，且適用於日常生活的學習技巧。^[2]

備註

《羅密歐與茱麗葉》第二幕第二場的臺詞原文：「What’s in a name? That which we call a rose, by any other word would smell as sweet.」^[4]

參考資料

1. 滾石唱片 ROCK RECORDS（21 JUN 2012）「許紹洋Ambrouse Hui【花香】台視、三立偶像劇『薰衣草』片頭曲 Official Music Video」YouTube.
2. Knötzele J, Riemann D, Frase L, et al. (2023) ‘Presenting rose odor during learning, sleep and retrieval helps to improve memory consolidation: a real-life study’. Scientific Reports, 13, 2371.
3. 張愛玲〈紅玫瑰與白玫瑰〉白鹿書院公益圖書館（Accessed on 14 FEB 2023）
4. Shakespeare W. ‘Romeo and Juliet, Act 2, Scene 2’. myShakespeare. (Accessed on 14 FEB 2023)

國民法官生存指南：用足夠的智識面對法庭裡的一切。

• 作者／汪漢澄
• 繪者／宋明憲

針對記憶的動物實驗，在猶太裔的美國醫師暨神經科學家艾瑞克．肯德爾^[註1]的手中，獲得了非凡成果。

肯德爾在童年時，因為猶太人的身分，其家庭遭到納粹警察迫害，造成他一輩子的創傷記憶。他認為自己對記憶的本質之所以會產生這麼強烈的研究興趣，正起源於在維也納這段童年的心理創傷。他尤其經常省思，為什麼像德國人這樣在音樂、藝術等各方面都非常優秀的民族，卻可以對其他民族做出如此凶殘的暴行？

尋求這個答案的強烈欲望，就驅使他走上了精神醫學與腦研究的道路長達一輩子。

尋找實驗對象

肯德爾對米爾納在 H. M. 身上的發現相當著迷，所以他早期的研究都集中在動物腦海馬迴的電位變化，並且取得了很大的成就。但是他很快就發現，海馬迴的構造太複雜，而記憶的奧祕絕對沒辦法用海馬迴中單一神經元的電位變化來解開。他認為，記憶的生成一定跟神經細胞之間的「連結」有關，而想要找到這個關係，太複雜的腦構造反而是不利的因素，所以他就把腦筋動到了神經構造特別簡單的海洋動物——海蛞蝓的身上。肯德爾採用的是比較大型的海蛞蝓，稱為海兔（Aplysia）。

海蛞蝓是肯德爾的完美實驗動物，因為牠的中樞神經系統非常簡單，只有兩萬個左右的神經元，並且每一個神經元的尺寸都很大，連同它們彼此之間的連結方式，在顯微鏡下都可以看得清清楚楚。最妙的是，雖然神經系統構造簡單，海蛞蝓卻仍然可以經由訓練學習，產生新的記憶。

習慣化、敏感化與古典制約 為海蛞蝓訓練

肯德爾對海蛞蝓的訓練分成三種：

1. 輕觸海蛞蝓的虹吸管。這個無害的刺激，一開始會讓海蛞蝓的鰓產生敏感而劇烈收縮，然而在反覆幾次刺激後，海蛞蝓「學」到了這個刺激是無害的，它的收縮反應就變得越來越小，這叫作「習慣化」（habituation）。
2. 用電極刺激海蛞蝓的尾部。這種不舒服的刺激，也會讓海蛞蝓的鰓收縮，在反覆幾次刺激後，海蛞蝓「學」到了這個刺激是有害的，它的收縮反應就變得越來越大，這叫作「敏感化」（sensitization）。
3. 同時輕觸海蛞蝓的虹吸管並且用電極刺激海蛞蝓的尾部。它的鰓當然會因此劇烈收縮，在反覆幾次刺激後，停止電極刺激尾部，只輕觸牠的虹吸管，結果這個原本無害的刺激，卻讓海蛞蝓「聯想」到了尾部的刺激，從而產生了一樣劇烈的收縮，這叫作「古典制約」（classical conditioning）——類似鼎鼎大名的巴夫洛夫^[註]對狗所做的實驗發現。

新記憶的形成

海蛞蝓在受過這三種訓練之後，產生了之前並不存在的新行為，這顯示訓練確實形成新記憶。有趣的是，這種記憶生成後的持續時間，跟訓練時所受到的刺激強度與次數相關：比較低強度、少次數的刺激，只能產生數分鐘的短期記憶；而比較高強度、多次數的反覆刺激，則可以製造出長達數週的長期記憶——讓人聯想到這跟人類的短期與長期記憶的形成方式很類似。

肯德爾與其團隊對海蛞蝓學習和記憶的研究，最重要的是發現了短期記憶和長期記憶的發生地點，都是在海蛞蝓的鰓收縮反射路徑中的神經元突觸，也就是神經元與神經元之間互相接觸，藉著神經傳導物質來傳遞訊息的所在。進一步研究發現，「習慣化」的產生，是由於突觸的神經電位漸減；而「敏感化」與「古典制約」的發生，則是由於突觸的神經電位增加。至於較強和較久的刺激所形成的長期記憶，就遠不只電位變化那麼簡單。較強和較久的刺激，會影響神經元的細胞核合成新的蛋白質，導致突觸的形狀和功能發生改變，也就是所謂的「突觸可塑性」（synaptic plasticity）。

為記憶研究創造基石

肯德爾的研究，首度在神經細胞與分子的層面，為神祕的記憶功能提供了生理的解釋。他從六○年代就開始進行這方面的研究，此後孜孜不倦，一直延伸到更高等的動物。他的成果成為此後腦科學家對動物甚至人類進行記憶研究的基石，也因此肯德爾在二○○○年獲得了諾貝爾獎。

二十世紀後半以至於二十一世紀初，科學家對記憶的研究就是奠基在以下兩個認知基礎上來進行：

• 記憶的印跡是物理上的，而非「形而上」的。
• 記憶的印跡可以在腦中看到。

結論說起來輕鬆，其實卻是花了人類幾千年的時間才終於踏上這條正確的研究道路。

註解

1. 艾瑞克．肯德爾（Eric Richard Kandel，1929‒）：猶太裔美國醫師暨神經科學家，2000 年獲諾貝爾獎。
2. 伊凡．巴夫洛夫（Ivan Petrovich Pavlov，1849‒1936）：俄羅斯帝國生理學家、心理學家、醫師，以研究古典制約知名，1904 年獲諾貝爾獎。

——本書摘自《大腦不思議》，2022 年 12 月，方寸文創出版，未經同意請勿轉載。

• 文／羅明｜雅文基金會聽語科學研究中心研究員

「默記電話號碼」經常在介紹記憶的科普文章中出現，做為生活中一般人能夠馬上記下一段訊息的例子，而能夠記得「多少個」號碼也往往是討論的焦點。

然而，在記下數字的時候，其實還要記得數字之間的「順序」，才算是成功的記下這組號碼。記錯電話號碼而撥話給陌生人，還算小事，一句抱歉就能化解一場尷尬。如果是發票的中獎號碼記錯了，那可是失之毫釐、差之千里，結果或許是空歡喜一場，要是與大獎擦身而過，那可真是捶胸頓足也揮之不去的懊惱啊。

無形中記得「順序」的先天能力：統計式學習

研究人類發展的科學家發現，人從訊息中掌握「順序」的能力，可能是天生的。最有名的例子，莫過於 Saffran、Aslin 及 Newport ^[1] 以八個月大的嬰兒為對象所進行一個研究。

Saffran 等人製作了四個具有三個英語音節（syllable）的無意義詞（例如：bidaku），並以隨機的順序將這四個詞串接成一段兩分鐘不中斷的語音刺激。這個兩分鐘的音檔中，音節與音節之間在順序上有一定的規律。舉例來說，音節 bi 之後一定是 da，而 da 之後也一定是 ku，但是 ku 之後的音節則不一定，音節 pa 或 go 都可能。

八個月大的嬰兒聽完 Saffran 等人製作的語音刺激之後，對於音節順序是否符合規律（如：bida vs kupa），會有不同的反應，顯示小嬰兒「認得」符合規律的音節組合。這個研究結果不只顯示了人類在毫無所悉的情況下能夠自動發現訊息中的規律性，而且在自己與環境互動之前，已經具備了掌握規律的能力。

人類語言的語法其實就在描述語言的規律性。不論是哪一個語言，詞彙與詞彙之間，總是遵循著某一種規律，然後串接成句。當然，語法的規律性有其嚴謹性，而其程度與面向又隨語言的種類而異。但不論是哪一個語言，如果只是把選好的詞彙隨機的排列成串，恐怕語文造詣再高也很難參透這「句」話的意思。

Saffran 等人^{[1] [2] [3]}所發現的認知能力，學界稱之為統計式學習（statistical learning），它所指的是當某一類訊息出現的機會有一定的規律時，人會從接受到的訊息裡掌握這種規律，並據以發展出有關該類訊息的知識。

就語言學習而言，語言是一種人會從環境中接受的訊息，而這個訊息的背後也有某一種機率的分配。以口說語言為例，每一個語言有其使用的語音，多個語音結合後組成詞，再由多個詞構成語句，但只有某些排列組合才符合規律，使得一個語言從語音到語句由下而上形成一個有規則的系統。

比如以語句的詞序（word order）為例，英語中最典型常見的型態是名詞—動詞—名詞的順序，而這種規律用以表達主詞（第一個名詞）透過動作（動詞）影響著受詞（第二個名詞）的意義，而其他種詞序母語者聽起來可能會感到不那麼直覺。

Saffran 等人認為，語言習得是統計式學習發揮作用的過程，人透過該過程整理語言刺激，並累積出關於語言的知識，進而展現出聽與說的行為。換句話說，語言習得所涉及的是一種通用的學習能力，且普遍存在每一個人的身上，因此我們可以觀察到，來自於不同語言、社會及文化的人，在一般的情況下都能夠發展出語言能力。

感覺剝奪會不會影響統計式學習的能力？

當感官系統在個體發展的早期出現缺損時，直接的影響是個體從外在環境接收的刺激與累積的經驗在質量上與同儕相比較為匱乏，亦即感覺剝奪（sensory deprivation）。一般而言，刺激與經驗是個體發展認知功能的基石，感覺剝奪在認知發展中可能帶來的負面影響，讓研究者開始思考影響的層面：是僅限於特定領域？還是擴及一般領域？

先天聽力損失的影響，是這個議題最直接的例子之一：聽力問題會不會影響孩子基本的認知能力？有研究者提出 Auditory Scaffolding Hypothesis（本文直譯為「聽覺鷹架假說」），其主張：聽覺訊息有一重要特質是訊息片段之間有其序列性，如果個體發展的早期缺乏聽覺上的刺激，其認知系統中負責掌握訊息序列性的功能在發展上將有所延遲^{[4] [5]}。

依照聽覺鷹架假說的想法，無論是聽覺或視覺的形式，在面對訊息且需要追蹤其序列性的情況下，聽力先天缺損的孩童其表現將落後聽力正常的同儕。有一些新近研究的結果，似乎符合這樣的想法。

有的研究者採用一種聽打節拍的作業，過程中讓孩子先聽一小段節奏，然後用敲食指的方式，盡可能重複剛剛所聽到的節拍；結果發現，相較於同儕，聽損孩子打出的節拍比較容易和題目有所出入^[6]。有的研究者則以色塊序列出題，再由孩子依照剛剛看到的順序點按色塊^[7]，或另外在體感動作的層面上，觀察孩子複製肢體動作的表現^[8]，結果都看到了聽損孩子與同儕有所差異。

然而，研究資料並非一面倒的支持聽覺鷹架假說。就在本文撰寫之際，知名期刊《認知》（Cognition）刊登了一篇主題為「先天聽損是否影響統計式學習」的研究。

研究者採用三種動物（貓、狗及鳥）的聲音，然後讓三種聲音前後出現的順序有一定的規律性。按照統計式學習的想法，這些聲音在孩子聽了一段時間之後，其中的規律性會在孩子的身上留下印象。實驗結果也確實如此，先天聽損的孩子與年齡匹配的同儕，都在行為的反應上顯示出兩組孩子都學到了三種動物聲音前後順序的規律性^[9]。另一方面，兩組孩子也有表現不同的地方。雖然兩組孩子皆能學會動物聲音和地點的配對關係，但是聽損組的反應慢於同儕組。

或許我們可以這樣猜測，聽損孩子也如同儕一般，訊息的處理引擎仍然可以消化序列性資訊，只是在處理的效率上，聽損孩子可能來的低一些。這也許能夠解釋，為何有聽損的孩子在面對訊息且需要追蹤其序列性的表現會有所落後。

能夠「記得順序」看起來稀鬆平常，其實並不如想像中的簡單，而且它的影響不容小覷。它所反映的認知能力，關係到個人與環境互動的經驗能否進一步轉化為知識。對於身心發展早期就遭遇感覺剝奪的個體來說，感覺剝奪帶給認知發展的潛在阻礙仍有許多未知之處，而這些阻礙可能會在哪些層面，以及衍生的風險與副作用，有待更多的研究加以釐清。

參考資料

1. Saffran, J. R., Aslin, R. N., & Newport, E. L. (1996). Statistical learning by 8-month old infants. Science, 274, 1926–1928.
2. Saffran, J. R., Johnson, E. K., Aslin, R. N., & Newport, E. L. (1999). Statistical learning of tone sequences by human infants and adults. Cognition, 70, 27-52.
3. Saffran, J., Hauser, M., Seibel, R., Kapfhamer, J., Tsao, F., & Cushman, F. (2008). Grammatical pattern learning by human infants and cotton-top tamarin monkeys. Cognition, 107, 489-500.
4. Conway, C. M., Kronenberger, W. G., & Pisoni, D. B. (2020). Letter to the editor: Do Pediatric Cochlear Implant recipients display domain-general sequencing difficulties? A comment on Davidson et al. (2019). Ear & Hearing, 41(4), 1051–1054.
5. Conway, C. M., Pisoni, D. B., Anaya, E. M., Karpicke, J., & Henning, S. C. (2011). Implicit sequence learning in deaf children with cochlear implants. Developmental Science, 14(1), 69–82.
6. Hidalgo, C., Zécri, A., Pesnot-Lerousseau, J., Truy, E., Roman, S., Falk, S., Dalla Bella, S., & Schön, D. (2021). Rhythmic Abilities of Children With Hearing Loss. Ear and Hearing, 42(2), 364–372.
7. Gremp, M. A., Deocampo, J. A., Walk, A. M., & Conway, C. M. (2019). Visual sequential processing and language ability in children who are deaf or hard of hearing. Journal of Child Language, 46(4), 785–799.
8. Bharadwaj, S. V., Matzke, P. L., & Daniel, L. L. (2012). Multisensory processing in children with cochlear implants. International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology, 76(6), 890–895.
9. Pesnot Lerousseau, J., Hidalgo, C., Roman, S., & Schön, D. (2022). Does auditory deprivation impairs statistical learning in the auditory modality? Cognition, 222, 105009.