Loading [MathJax]/extensions/tex2jax.js

0

0
3

文字

分享

0
0
3

每天能喝多少杯咖啡?每日又能攝取多少的咖啡因?

社團法人台灣國際生命科學會_96
・2017/09/03 ・3545字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

文/張月櫻|美國明尼蘇達大學食品營養學系博士,現任台灣國際生命科學會(ILSI Taiwan)秘書長。

最近美國傳出一則 16 歲少年在 2 小時內喝完 3 種咖啡因飲料,導致心律失常猝死的案例,引發大眾關注。日常生活中充斥著各式各樣的咖啡因飲品與食品,除了咖啡以外,茶飲、能量飲料、部分碳酸飲料、巧克力等都含有咖啡因,究竟人們每天最多可攝取多少咖啡因,才不會對健康造成危害?本期 ILSI Taiwan 專欄由本會張月櫻秘書長撰文,以國際生命科學會北美分會於今年 4 月出版並刊登於《食品與化學品毒理學期刊》的系統性研究為背景資料,輔以國內與國際間對食品中咖啡因含量的管理與膳食暴露的認識,為擔心咖啡因攝取過量的人提供原則性的參考指引。

咖啡,多少人生命中不可或缺的一部分。圖/By Taidoh @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

咖啡因在現代人忙碌的生活中扮演重要的角色,許多人早上會喝杯咖啡醒腦,中午用餐後血糖上升,頭腦感到昏昏沉沉時,不少人又會想再來一杯咖啡因飲料提神,此時咖啡、茶飲、碳酸飲料或是能量飲料都是國人常見的選擇。如此一天下來,你知道自己到底攝取了多少咖啡因嗎?而究竟每天最多可以攝取多少咖啡因,才不會造成健康危害,是否有個參考準則?

你是「咖啡因系」嗎?咖啡因知多少

咖啡因」屬於嘌呤類生物鹼化合物,目前已知有 60 餘種植物含有咖啡因,如:咖啡豆、茶葉、可可豆、柯拉果(Kola nut,曾是可樂飲料萃取原料之一)、馬黛葉、瓜拿納(Guarana)等,這些可食性天然原料本身或其萃取物常被應用於飲料的製作。咖啡因化合物在食品產業的使用被視為食品添加物中的調味劑,須合乎食品添加物的使用規範,目前台灣規定咖啡因化合物只能添加於調味飲料中。攝取咖啡因會刺激人體中樞神經系統、心血管、呼吸系統、胃腸、肌肉等,也會使細胞代謝速度增加、利尿等。對於一般人,其作用時間可達 3 – 4 小時。

咖啡因對一般人健康的「利」與「弊」已廣泛在不同文獻探討,綜合所提到的「利」,包括提振精神、增加警覺性、專注力和反應力、降低心血管疾病和神經退化疾病,甚至長壽等;「弊」則包括心悸、引發睡眠障礙、焦慮、易怒、影響骨骼健康和腸胃功能,對懷孕婦女則可能影響胎兒健康。但因各文獻證據的強弱不一,需要專業者才能評斷這些結論的有效性及對個人的適用性。台灣食品藥物管理署「食品藥物消費者知識服務網」中的健康風險評估資料專區亦有咖啡因專章的介紹。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

怎麼知道攝取咖啡因有何潛在的不良作用?

在國際上最為人津津樂道的咖啡因研究報告,首推 2003 年由 Nawrot 等人撰寫且經過同儕審查(peer-review)的咖啡因安全評估回顧文獻,最廣為國際間引用,亦被加拿大衛生部作為咖啡因最高攝取量建議的依據。出版至今十數年間,雖然又累積超過一萬篇與咖啡因相關的論文發表,然而自該篇起再也沒有能與它齊名的評論文章問世。

國際生命科學會北美分會(ILSI North America)有感於此,決定更新該篇經典文獻,邀請 15 位包括流行病學、臨床醫學和系統性回顧的專家,歷時逾 2 年的時間,將 2001 年至 2015 年 6 月間發表的咖啡因潛在不良作用的數據進行系統性回顧(systematic review),以成年人、孕婦、青少年、兒童此 4 個健康族群為探討對象,對於急性毒性、心血管毒性、骨頭和鈣的影響、行為、發育與繁殖此 5 類結果,與加拿大衛生部的「無不良作用咖啡因攝取量」現行版本進行差異探討。

科學研究在釐清評價因果關係時,很注重科學證據強弱的分級,如(圖 1)所示。若科學研究的結論只是來自專家意見(沒有實證數據支持),此類的科學證據強度是最薄弱的;而位於金字塔上半部的統合分析、系統性回顧和隨機對照實驗因能提供較高強度的科學證據,其可信度是較高的,但這類研究需耗費的資源,如經費、人力和時間等,也相對比較高。

圖 1,科學研究在釐清評價因果關係時,很注重科學證據強弱的分級,愈上層的可信度愈高,相對的也是耗費更多經費、人力和時間。圖/ILSI Taiwan 提供

咖啡因的安全密碼

ILSI 北美分會這項嚴謹的「咖啡因系統性回顧」成果已於今年 4 月發表,刊登於《食品與化學品毒理學期刊》(Food and Chemical Toxicology),再次確認 Nawrot 等人 2003 年所建立的基準結論,人們對咖啡因攝取的無不良作用或可接受的攝取量並沒有改變,成人為 400 毫克/天(致死量為 10 公克),孕婦(包括準備懷孕)為 300 毫克/天,12 歲至 19 歲青少年和 3 至 12 歲兒童則為 2.5 毫克/公斤/天,簡化這些數據結論為 400(成人)- 300(孕婦)- 2.5 BW(青少年和兒童由於身體尚未發育健全,且體重變化較大,故以 2.5 乘上公斤體重計算,BW 為 Body Weight 之縮寫),此 400-300-2.5 BW 即咖啡因的安全密碼。但民眾在解讀此數據時須要注意,此串數字僅作為一般人的參考值,由於個體之間存在的變數太多,沒有任何數據能夠完全套用在整個群體的安全劑量,實際應用須根據自身狀況斟酌此數據不該被視為咖啡因攝取量的上限或鐵律

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

報告中對於健康成人每天 400 毫克咖啡因建議攝取量的結論,與「美國 2015 – 2020 飲食指南」每天可以喝 3 – 5 杯咖啡(以每杯 240 毫升計)、咖啡因攝取量以 400 毫克為限的建議,以及歐盟食品安全局(EFSA)2015 年建議 400 毫克為限是一致的。台灣目前針對咖啡因攝取量的建議則為每天最好不要超過 300 毫克

市售咖啡因飲品份量製備未標準化,咖啡因含量每份差很大!

市面上常見咖啡因飲品的咖啡因含量分布圖如(圖 2),400 毫克的咖啡因若粗略的比擬,約相當 4 杯一般的現煮咖啡,或是 10 罐的碳酸飲料,或是 2 罐的能量飲料。

細部來說,估算每日咖啡因攝取量時須注意的是,使用天然原料作為咖啡因來源的飲料,如咖啡,雖然市售產品名稱皆雷同,每份咖啡因含量卻會因為原料品種、產地、加工製備方法或是份量大小不一,使得每份飲品的咖啡因含量有很大的差別。以市售現煮咖啡為例,由於份量大小尚未標準化而有所差異,不同的咖啡品項、所使用咖啡豆的來源與製備過程中產生的差異等,使得每杯現煮咖啡的咖啡因含量可能從低於 100 毫克至超過 300 毫克皆有。

圖 2,市面上常見咖啡因飲品的咖啡因含量分布圖。圖/ILSI Taiwan 提供

政府對含咖啡因飲料與食品的管理

台灣行政院消費者保護委員會(現為消費者保護會)2006 年 8 月間以行政指導方式對大型連鎖咖啡店推動現煮咖啡之每杯咖啡因含量標示措施,以「紅色」標示代表咖啡因含量為 201 毫克以上;「黃色」標示為咖啡因含量 101 – 200 毫克;「綠色」標示為咖啡因含量 100 毫克以下,提供消費者簡單判斷的方式,此標示可見於門市明顯處或店家網站,當時並未規定須於個別產品的外包裝標示。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

2007 年時衛生署(現為衛生福利部)公告要求含有咖啡因成分且有容器或包裝之飲料,應於個別產品外包裝標示咖啡因含量,且規定咖啡因含量不可列入營養標示中,以免使消費者誤認咖啡因為營養成份。液態飲料的咖啡因含量是以每 100 毫升所含咖啡因之毫克數為標示方式,低於 20 毫克者,可標示為「20 mg/100mL 以下」,等於或低於 20 毫克者,得以標示「低咖啡因」取代「20 mg/100mL 以下」。而如「即溶小包裝咖啡」此類需沖泡之粉末產品,則以每一食用份量所含咖啡因毫克為標示方法。為更有效方便辨識,歐盟規定若每 100 毫升飲品咖啡因含量超過 15 毫克必須加上警語:「高咖啡因含量,不建議孩童、懷孕或哺乳中婦女飲用」,非飲料的其他食品也有類似的管理規定。

值得提醒消費者注意的是,除了含咖啡因飲料之外,有些食品也隱藏著相當份量的咖啡因,譬如以巧克力原料製成的餅乾、蛋糕或冰淇淋等,另外膳食補充劑、藥品等也可能含有咖啡因,但普遍含量並不高。若您是巧克力愛好者的話,在品嚐享用的同時,也需留意相關數據,譬如一片 80 公克巧克力蛋糕的咖啡因含量可達 36 毫克,而一片 28 公克巧克力糖果也可達 19 毫克,但一杯 240 毫升的巧克力飲品則在 10 毫克以下。

在享受巧克力蛋糕之餘,也要注意這些巧克力製品也是含有不少咖啡因。圖/By anokarina @ flickr, CC BY-SA 2.0

讀懂食品標示免煩惱,咖啡因攝取把關靠自己

想要在生活中享受咖啡的芬芳,又不想被咖啡因攝取超標困擾者,最簡單的預防方式就是把握 400-300-2.5 BW 的安全密碼,並學習閱讀食品標示,留意咖啡因攝取的量控制在適量範圍內。

除了 400-300-2.5 BW 的原則,不經常攝取咖啡因的健康成人與懷孕或哺乳中的婦女對於咖啡因的代謝會較慢,咖啡因所產生的反應作用也相對較常攝取咖啡因的成人持久。歐盟食品安全局確認單次攝取量若低於 200 毫克,沒有不良作用,也提醒民眾,切勿混合飲用或食用含咖啡因的各式飲料或食品,也應將咖啡因和酒精類、管制物質、部分藥品和膳食補充劑(如苦橙萃取物含 Synephrine 辛弗林素)等分開食用,遠離發生異常健康事件的風險。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文轉載自 ILSI Taiwan 專欄 2017 年 5 月號-《咖啡因攝取的安全密碼

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度
社團法人台灣國際生命科學會_96
28 篇文章 ・ 8 位粉絲
創會於2013年,這是一個同時能讓產業界、學術界和公領域積極交流合作及凝聚共識的平台。期望基於科學實證,探討營養、食品安全、毒理學、風險評估以及環境的議題,尋求最佳的科學解決方法,以共創全民安心的飲食環境。欲進一步了解,請至:ww.ilsitaiwan.org

0

1
1

文字

分享

0
1
1
伺服器過熱危機!液冷與 3D VC 技術如何拯救高效運算?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/04/11 ・3194字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

本文與 高柏科技 合作,泛科學企劃執行。

當我們談論能擊敗輝達(NVIDIA)、Google、微軟,甚至是 Meta 的存在,究竟是什麼?答案或許並非更強大的 AI,也不是更高速的晶片,而是你看不見、卻能瞬間讓伺服器崩潰的「熱」。

 2024 年底至 2025 年初,搭載 Blackwell 晶片的輝達伺服器接連遭遇過熱危機,傳聞 Meta、Google、微軟的訂單也因此受到影響。儘管輝達已經透過調整機櫃設計來解決問題,但這場「科技 vs. 熱」的對決,才剛剛開始。 

不僅僅是輝達,微軟甚至嘗試將伺服器完全埋入海水中,希望藉由洋流降溫;而更激進的做法,則是直接將伺服器浸泡在冷卻液中,來一場「浸沒式冷卻」的實驗。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但這些方法真的有效嗎?安全嗎?從大型數據中心到你手上的手機,散熱已經成為科技業最棘手的難題。本文將帶各位跟著全球散熱專家 高柏科技,一同看看如何用科學破解這場高溫危機!

運算=發熱?為何電腦必然會發熱?

為什麼電腦在運算時溫度會升高呢? 圖/unsplash

這並非新問題,1961年物理學家蘭道爾在任職於IBM時,就提出了「蘭道爾原理」(Landauer Principle),他根據熱力學提出,當進行計算或訊息處理時,即便是理論上最有效率的電腦,還是會產生某些形式的能量損耗。因為在計算時只要有訊息流失,系統的熵就會上升,而隨著熵的增加,也會產生熱能。

換句話說,當計算是不可逆的時候,就像產品無法回收再利用,而是進到垃圾場燒掉一樣,會產生許多廢熱。

要解決問題,得用科學方法。在一個系統中,我們通常以「熱設計功耗」(TDP,Thermal Design Power)來衡量電子元件在正常運行條件下產生的熱量。一般來說,TDP 指的是一個處理器或晶片運作時可能會產生的最大熱量,通常以瓦特(W)為單位。也就是說,TDP 應該作為這個系統散熱的最低標準。每個廠商都會公布自家產品的 TDP,例如AMD的CPU 9950X,TDP是170W,GeForce RTX 5090則高達575W,伺服器用的晶片,則可能動輒千瓦以上。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

散熱不僅是AI伺服器的問題,電動車、儲能設備、甚至低軌衛星,都需要高效散熱技術,這正是高柏科技的專長。

「導熱介面材料(TIM)」:提升散熱效率的關鍵角色

在電腦世界裡,散熱的關鍵就是把熱量「交給」導熱效率高的材料,而這個角色通常是金屬散熱片。但散熱並不是簡單地把金屬片貼在晶片上就能搞定。

現實中,晶片表面和散熱片之間並不會完美貼合,表面多少會有細微間隙,而這些縫隙如果藏了空氣,就會變成「隔熱層」,阻礙熱傳導。

為了解決這個問題,需要一種關鍵材料,導熱介面材料(TIM,Thermal Interface Material)。它的任務就是填補這些縫隙,讓熱可以更加順暢傳遞出去。可以把TIM想像成散熱高速公路的「匝道」,即使主線有再多車道,如果匝道堵住了,車流還是無法順利進入高速公路。同樣地,如果 TIM 的導熱效果不好,熱量就會卡在晶片與散熱片之間,導致散熱效率下降。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

那麼,要怎麼提升 TIM 的效能呢?很直覺的做法是增加導熱金屬粉的比例。目前最常見且穩定的選擇是氧化鋅或氧化鋁,若要更高效的散熱材料,則有氮化鋁、六方氮化硼、立方氮化硼等更高級的選項。

典型的 TIM 是由兩個成分組成:高導熱粉末(如金屬或陶瓷粉末)與聚合物基質。大部分散熱膏的特點是流動性好,盡可能地貼合表面、填補縫隙。但也因為太「軟」了,受熱受力後容易向外「溢流」。或是造成基質和熱源過分接觸,高分子在高溫下發生熱裂解。這也是為什麼有些導熱膏使用一段時間後,會出現乾裂或表面變硬。

為了解決這個問題,高柏科技推出了凝膠狀的「導熱凝膠」,說是凝膠,但感覺起來更像黏土。保留了可塑性、但更有彈性、更像固體。因此不容易被擠壓成超薄,比較不會熱裂解、壽命也比較長。

OK,到這裡,「匝道」的問題解決了,接下來的問題是:這條散熱高速公路該怎麼設計?你會選擇氣冷、水冷,還是更先進的浸沒式散熱呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

液冷與 3D VC 散熱技術:未來高效散熱方案解析

除了風扇之外,目前還有哪些方法可以幫助電腦快速散熱呢?圖/unsplash

傳統的散熱方式是透過風扇帶動空氣經過散熱片來移除熱量,也就是所謂的「氣冷」。但單純的氣冷已經達到散熱效率的極限,因此現在的散熱技術有兩大發展方向。

其中一個方向是液冷,熱量在經過 TIM 後進入水冷頭,水冷頭內的不斷流動的液體能迅速帶走熱量。這種散熱方式效率好,且增加的體積不大。唯一需要注意的是,萬一元件損壞,可能會因為漏液而損害其他元件,且系統的成本較高。如果你對成本有顧慮,可以考慮另一種方案,「3D VC」。

3D VC 的原理很像是氣冷加液冷的結合。3D VC 顧名思義,就是把均溫板層層疊起來,變成3D結構。雖然均溫板長得也像是一塊金屬板,原理其實跟散熱片不太一樣。如果看英文原文的「Vapor Chamber」,直接翻譯是「蒸氣腔室」。

在均溫板中,會放入容易汽化的工作流體,當流體在熱源處吸收熱量後就會汽化,當熱量被帶走,汽化的流體會被冷卻成液體並回流。這種利用液體、氣體兩種不同狀態進行熱交換的方法,最大的特點是:導熱速度甚至比金屬的熱傳導還要更快、熱量的分配也更均勻,不會有熱都聚集在入口(熱源處)的情況,能更有效降溫。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

整個 3DVC 的設計,是包含垂直的熱導管和水平均溫板的 3D 結構。熱導管和均溫板都是採用氣、液兩向轉換的方式傳遞熱量。導熱管是電梯,能快速把散熱工作帶到每一層。均溫板再接手將所有熱量消化掉。最後當空氣通過 3DVC,就能用最高的效率帶走熱量。3DVC 跟水冷最大的差異是,工作流體移動的過程經過設計,因此不用插電,成本僅有水冷的十分之一。但相對的,因為是被動式散熱,其散熱模組的體積相對水冷會更大。

從 TIM 到 3D VC,高柏科技一直致力於不斷創新,並多次獲得國際專利。為了進一步提升 3D VC 的散熱效率並縮小模組體積,高柏科技開發了6項專利技術,涵蓋系統設計、材料改良及結構技術等方面。經過設計強化後,均溫板不僅保有高導熱性,還增強了結構強度,顯著提升均溫速度及耐用性。

隨著散熱技術不斷進步,有人提出將整個晶片組或伺服器浸泡在冷卻液中的「浸沒式冷卻」技術,將主機板和零件完全泡在不導電的特殊液體中,許多冷卻液會選擇沸點較低的物質,因此就像均溫板一樣,可以透過汽化來吸收掉大量的熱,形成泡泡向上浮,達到快速散熱的效果。

然而,因為水會導電,因此替代方案之一是氟化物。雖然效率差了一些,但至少可以用。然而氟化物的生產或廢棄時,很容易產生全氟/多氟烷基物質 PFAS,這是一種永久污染物,會對環境產生長時間影響。目前各家廠商都還在試驗新的冷卻液,例如礦物油、其他油品,又或是在既有的液體中添加奈米碳管等特殊材質。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外,把整個主機都泡在液體裡面的散熱邏輯也與原本的方式大相逕庭。如何重新設計液體對流的路線、如何讓氣泡可以順利上浮、甚至是研究氣泡的出現會不會影響元件壽命等等,都還需要時間來驗證。

高柏科技目前已將自家產品提供給各大廠商進行相容性驗證,相信很快就能推出更強大的散熱模組。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
文章難易度

討論功能關閉中。

鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
224 篇文章 ・ 313 位粉絲
充滿能量的泛科學品牌合作帳號!相關行銷合作請洽:contact@pansci.asia

0

1
1

文字

分享

0
1
1
睡眠不足來杯咖啡?小心!這可能是個惡性循環——《人類文明》
天下文化_96
・2024/06/19 ・2251字 ・閱讀時間約 4 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

咖啡因對大腦的影響

咖啡因是一種分子上的模仿大師。人類醒著的每一分鐘,腦中都會不斷增加腺苷(adenosine)這種化學物質,像是沙漏的沙子不斷累積,能夠告訴我們已經醒著多久,且會讓大腦運作逐漸放緩,創造出一種睡眠壓力,讓人體做好入眠的準備。所以醒著 12 個小時到 16 個小時,人就會感受到一種難以抗拒的誘惑,想回臥室躺著進入夢鄉。

然而,咖啡因的分子結構十分類似腺苷,能夠搶先一步與腺苷的受體結合,卻不會活化受體;這樣一來,反而是對這些腺苷受體形成一種化學封鎖。所以,只要你的腦中有大量咖啡因,腺苷就無法與受體結合,難以傳遞正常的訊號咖啡因就是靠著這種藥理作用來抑制睡意,使大腦保持警覺與專注。雖然腺苷依然不斷在大腦中堆積,只不過所發出的訊號就這樣被咖啡因給堵住了。但是,等到身體分解了咖啡因,腺苷就會宛如大壩潰堤,讓人感受到沛不可擋的睏意——這就是可怕的咖啡因崩潰(caffeine crash)。

植物合成咖啡因,原本是做為一種天然的殺蟲劑,避免葉子或種子遭到啃食,甚至還能殺死昆蟲。但奇怪的是,像是包括幾種咖啡類與柑橘類植物在內,有些植物的花蜜也含有咖啡因,花蜜原本該是用來吸引昆蟲授粉的。實驗結果顯示,咖啡因能夠增強蜜蜂的嗅覺學習能力,讓蜜蜂更能記得這些花的氣味,於是不斷回訪這些有著咖啡香氣的花朵。也就是說,這些植物等於是讓蜜蜂吸了興奮劑,引誘它們成為自己忠實的授粉者;可以說,正是咖啡因讓蜜蜂願意不斷嗡嗡嗡上工。

研究顯示,咖啡因是蜜蜂的興奮劑,可以讓他們願意不斷嗡嗡嗡上工。圖/envato

咖啡因的另一個作用是增加依核裡的多巴胺濃度,同時也會提高多巴胺受體的敏感性。這會刺激我們前面提過的中腦邊緣報償路徑,讓人在喝到一杯好茶或咖啡的時候,感受到愉悅的好心情;但也會讓人上癮。人類之所以愛喝咖啡或茶之類的飲料,是因為這能夠刺激大腦、抑制睡意;而且只要一開始喝了,就會因為咖啡因成癮而讓人維持這樣的習慣。於是回過頭來,我們就看到咖啡因對歷史產生了長久的影響。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

在啟蒙時代,咖啡在歐洲咖啡館裡刺激了知識份子的思想與話語;到了不斷變化的工業時代,則是茶讓英國工人階級的身心得以調適。工業革命淘汰了像是編織、打鐵這些傳統工藝,以龐大的機器加以取代。從煤氣燈到電燈泡,各種人造光源讓工廠開始能夠一路運作到深夜。而咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。茶裡面加的糖也能提供熱量,讓人在長時間的輪班期間維持體力。咖啡因就這樣將工人變成了更好的零件,更能配合那些永遠不知疲倦為何物的鋼鐵機器。

〔附注:出於類似的原因,戰爭時期的軍隊也會運用各種精神藥物。像是希特勒速度驚人的閃電戰,先是在 1939 年 9 月橫掃波蘭,接著在 1940 年初攻下法國與比利時。這一方面靠的當然是德意志國防軍裝甲師的機動性,坦克既配備了無線電裝置用於協調,還能得到德意志空軍轟炸機的空中支援。但另一方面,這項成功的背後還有另一項技術的支援:靠著合成興奮劑「甲基安非他命」(methamphetamine,分子結構類似腎上腺素),德軍能夠戰得更猛更久,而不會感覺精神倦怠或身體疲勞。安非他命的化學作用讓人進入高度警覺狀態,也大大提升了自信與攻擊性。閃電戰的成功,靠的其實也是部隊嗑了藥。就連希特勒本人也同時混打多種藥物(古柯鹼、甲基安非他命、睪固酮),提供作戰指揮時的體力。〕

咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。圖/envato

所以講到工業革命,工廠與磨坊的動力靠的是蒸汽機,但如果是操作機器的工人,靠的燃料就是東印度公司帶來的茶葉、加上來自西印度群島的糖。於是,茶的歷史深深植根於對勞工的剝削——從印度的茶園、加勒比海的甘蔗栽培園、再到英國的工廠,都壓榨著這些工人所有清醒的時分。

如今,若想要控制我們的睡眠清醒週期(sleep-wake cycle),咖啡因仍然是一項重要工具。這個科技社會的步調太過急促,不允許我們被動順應自己的生物時鐘,得主動加以調整,適應數位時鐘的要求。而很多人靠的就是自行攝取咖啡因,在每天上班途中把自己叫醒、讓自己能在辦公桌前熬夜趕工,或是在長途飛行後,把生理時鐘同步到新的時區。很多咖啡因成癮者都能自己調整這種藥物的劑量,一方面巧妙發揮咖啡因的正面作用,讓自己更能面對現代世界對專注力的需求,另一方面也能避免過度攝入造成的負面作用,像是焦躁不安、心跳加速、胃部不適。

然而,咖啡因雖然讓我們得以抑制大腦發出的睡意訊號,卻也成了現代人常常睡眠不足的一大主因。咖啡和茶就這樣和人類玩著兩面手法:我們喝咖啡和茶,是為了緩解長期的嗜睡;但造成這種情形的元凶也正是咖啡因。事實上,我們早上會想趕快來杯咖啡,讓腦子清醒一點、或是提振精神,很多時候其實是在緩解一夜難眠的戒斷症狀。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

——本文摘自《人類文明:生物機制如何塑造世界史》,2024 年 05 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

討論功能關閉中。

天下文化_96
142 篇文章 ・ 623 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
鑑識故事系列:Mark Bonnstetter 夢遊無罪
胡中行_96
・2023/11/27 ・3069字 ・閱讀時間約 6 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

睡覺的時候,感覺有人手伸入她的睡褲,輕撫腹部。[1, 2]女子睜開雙眼。輕聲喚不醒身旁的男友,轉而大叫他起來開燈。突然亮起的光線下,一個約莫 178 公分高,85 公斤重的男人,站在床尾,自稱是對面鄰居。[1]

非當事人。圖/Adi Goldstein on Unsplash

感恩節週末

2006 年,38 歲的 Mark Bonnstetter 跟著懷孕的太太回娘家,[1, 2]期間第 3 個小孩誕生。全家多待一週後,[1]只有於東伊利諾大學(Eastern Illinois University)擔任首席運動傷害防護員的他,[1, 3]因為工作而提前在感恩節週末,回到伊利諾州 Charleston 市的 Woodfield 巷。[1, 2]返鄉過節的左右鄰居趁便請託,要他每日代為開燈,佯裝屋主在家,以防宵小。[1]

11 月 25 日那天,[1, 2, 4]Bonnstetter 晚上 6 到 9 點要工作。假期夜間照顧孩子,害他缺乏睡眠,還未及補足。逼得 Bonnstetter 早餐喝 2 杯咖啡;9 到 11 點再 2 杯;下午飲用 2 瓶 Diet Cokes;上班時又灌了大量 Diet Pepsi,好不容易才撐到收工。回到家即便不早,他仍記得幫忙鄰居點燈。終於就寢,卻沒睡好。凌晨 3 點醒來,睡著之後,又被聲音吵醒。[1]

循著噪音的源頭,Bonnstetter 望向窗外:對面沒有請他看家的那戶,燈亮著,前門微開。心懷守望相助的責任感,Bonnstetter 前去查勘。進入屋內,巡過一個又一個房間,關掉廚房的燈,再往主臥室走…。[1]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

他聽到女性微弱的說話聲,變成喊叫。房裡的燈光,瞬時明亮。Bonnstetter 被請離,走著、走著,流連於廚房。女子不得不親自把人領到門口,再目送他跨過馬路返家。Bonnstetter 躺回床上,一覺天光。醒來後,整個過程忘得乾淨,照常出門上班。另一邊,女子的母親回來,聽說此事,通報警方。[1]

夢遊病史

Bonnstetter 跟他哥,童年時共睡一房。除了爸媽之外,兩人也是彼此夢遊(parasomnia;sleepwalking)的目擊者。[1]兒童夢遊的人口比例,較成年人高:學齡前約有 1%;學童則為 2% 左右。發生的頻率,通常一週幾次。少數成人受藥物或酒精影響,抑或是睡眠品質不佳時,也會夢遊。[5]Bonnstetter 雖然沒酗酒,但是妻子與岳父母,卻不時見他在夜間晃蕩。有一回到外地參加體育賽事,住同個旅館房間的醫師,發現 Bonnstetter 迷糊地邊走邊咕噥。安全起見,還特別知會當地警方。[1]

以往頂多是在屋裡「巡邏」,或探查窗外情況,Bonnstetter 的動機似乎出於保護家人,避免他們被不存在的危險傷害。這算是成人夢遊的典型之一。[1]眼神呆滯地四處走動之餘,有些人還會執行複雜的動作,像是進食、說話或者操作機器。[6]Bonnstetter 就偶爾會無厘頭地搬弄物品,例如:溫柔地把時鐘擺在嬰兒床上。過去不管是哪種情形,結果都無傷大雅。然而感恩節的意外,竟破天荒地鬧成了刑事案件。[1]

逮捕、起訴

11 月 28 日,Bonnstetter 遭警察逮捕。[2]他放棄保持緘默的權利,反覆否認性侵,只想向受害者致歉。原以為基於先前醫師通報的夢遊紀錄,警方能理解並放人,[1]沒想到 12 月 11 日 Bonnstetter 還是被起訴了。[2]據說罪名包括非法入侵、性侵,以及蓄意強姦未遂。[1]另一說是沒有被控性侵,但加上侵入竊盜。[4]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

睡眠檢查

Bonnstetter 的律師建議他做睡眠檢查(polysomnography;sleep study)。[1, 2]廣義來說,涵蓋睡覺時的腦波、血氧、心律、呼吸,以及眼睛和腿的活動等;[7]而這裡大概會著重能提出證據的項目。Bonnstetter 最先拜訪的睡眠實驗室,聽說官司進行中,便拒絕了。於是,他改去若許大學醫療中心(Rush University Medical Center),找專治睡眠障礙的神經科醫師和心理師。[1]

2007 年 8 月 16 日的檢查報告,指出 Bonnstetter 罹患輕微的姿勢阻塞型睡眠呼吸中止症候群(positional obstructive sleep apnoea syndrome),[1]也就是躺著比較吸不到氣,側睡會好得多。[8]隔天計劃要再現出事那天的條件,攝取過多咖啡因,然後觀察睡眠。然而,這種作法須要大學研究委員會核可,訴訟在即,Bonnstetter 跟太太絕不能等。[1]

夢遊的條件

該醫療中心,受辯護律師委託出庭作證的 Rosalind Cartwright 醫師,手邊數據不足,只好拿既有資料,比對診斷標準。[1]睡眠有 4 個階段,前 3 個從 N1 到 N3,為非快速動眼期(non-rapid eye movement cycle;NREM);末了的則是快速動眼期(rapid eye movement;REM)。[9, 10]一般人每晚會以 N1、N2、N3、N2、REM 的順序,重複 4 至 5 輪。[9]典型的夢遊,起始於剛入睡的幾小時,即非快速動眼期的N3。[6, 9]Bonnstetter 不確定意外當天何時就寢,僅從下班時間和幫鄰居點燈等,估計應該是午夜。他可能3點和之後各醒來一次。而根據被害人的說法,Bonnstetter 約莫於早上 4 點半至 5 點之間,擅闖民宅。由此或許能勉強推測,事發時間在第二輪的非快速動眼期。[1]

為求更精確的診斷,Bonnstetter 睡眠檢查的光碟,被送往史丹佛大學(Stanford University)。該校以Christian Guilleminault 為首的 3 名醫師,於 2008 年 3 月 3 日的報告裡,寫道Bonnstetter整晚的第一輪非快速動眼期,腦部慢波活動較一般的平均值低。文獻指出,若再加上下列兩個條件,就有可能導致夢遊:[1]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  1. 之前的睡眠剝奪,讓現在更需要慢波睡眠(slow-wave sleep)[1]也就是非快速動眼期的 N3[9]的確,感恩節那幾天,Bonnstetter 沒睡飽,迫切渴求補眠。[1]
  2. 有某個同步的刺激,提升從慢波睡眠醒來的機會。事發前 Bonnstetter 在 14 個鐘頭內,攝取 826 毫克的咖啡因。咖啡因會阻斷腺苷受器(adenosine receptors),睡眠剝奪後,緩慢接收 600 毫克,就足以促進清醒。甚至有研究認為,夢遊時的暴力行為,跟過量的咖啡因有關。好在他敦親睦鄰,沒有大打出手。至於輕微的睡眠呼吸中止症候群,也是會使他醒來的原因之一。[1]

除此之外,Bonnstetter 在非快速動眼期,睡睡醒醒的循環交替異常頻繁,是夢遊者典型的症狀之一。[1]

無罪釋放

2007年初,東伊利諾大學的實習刊物《每日東部新聞》(The Daily Eastern News),質疑 Bonnstetter 何以持續任職,還討論他是否曾與運動員單獨接觸。文章內容鉅細靡遺,不僅有律師和學校多位主管的名字,連被告與受害者的完整住址,都寫得一清二楚。[2]想必在校內及附近社區,掀起軒然大波。

2008 年 10 月 24 至 27 日,案件開庭。[1, 11]辯護律師以圖表說明,夢遊者跟正常人在非快速動眼期的慢波差異。陪審團專注聆聽,Bonnstetter如何意識矇矓地誤闖民宅。檢察官則以Bonnstetter在燈亮後,還能自我介紹為由,駁斥此番論述。律師隨即強調夢遊後的失憶,證明被告當時的精神狀態不佳。雙方一來一往,嚴密攻防。[1]26日《每日東部新聞》立場轉變,大量引用Rosalind Cartwright醫師等專家證人的說法,解釋夢遊的可能性。[4]27日,陪審團採信醫學證據,在傍晚6點做出無罪判定。[11]

洗清冤屈的Bonnstetter,後來繼續在原部門服務,並逐步升遷。[3]Rosalind Cartwright和Christian Guilleminault醫師,則於2013年7月的《臨床睡眠醫學期刊》(Journal of Clinical Sleep Medicine)上,介紹此案背後的學理根據。[1]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

  

  1. Cartwright RD, Guilleminault C. (2013) ‘Defending sleepwalkers with science and an illustrative case’. Journal of Clinical Sleep Medicine, 9(7):721-6.
  2. Daniels M. (12 JAN 2007) ‘Bonnstetter working despite charges’. The Daily Eastern News, Eastern Illinois University, U.S.
  3. Mark Bonnstetter’. The Eastern Illinois Panthers, Eastern Illinois University, U.S. (Accessed on 14 NOV 2023)
  4. Di Benedetto S. (26 OCT 2008) ‘Doctor says Bonnstetter was likely sleepwalking’. The Daily Eastern News, Eastern Illinois University, U.S.
  5. Parasomnias: Sleepwalking’. Johns Hopkins Medicine. (Accessed on 15 NOV 2023)
  6. American Psychological Association. ‘Sleepwalking Disorder’. APA Dictionary of Psychology. (Accessed on 15 NOV 2023)
  7. Polysomnography (sleep study)’. (17 FEB 2023) Mayo Clinic.
  8. Srijithesh PR, Aghoram R, Goel A, et al. (2019) ‘Positional therapy for obstructive sleep apnoea’. Cochrane Database Systematic Review, 5(5):CD010990.
  9. Patel AK, Reddy V, Shumway KR, et al. (07 SEP 2022) ‘Physiology, Sleep Stages’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  10. Newsome R, Singh A. (15 May 2023) ‘Slow-Wave Sleep’. Sleep Foundation.
  11. Mellendorf K. (27 OCT 2008) ‘Bonnstetter found not guilty’. The Daily Eastern News, Eastern Illinois University, U.S.
-----廣告,請繼續往下閱讀-----
胡中行_96
169 篇文章 ・ 67 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。