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面對壓力時,我們的身體會如何反應?–《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2017/08/31 ・2620字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 545 ・八年級
壓力的科學。圖/《知識大圖解》2017 年 8 月號。

當遭遇壓力時,我們的身體會發生什麼事?最早定義壓力的漢斯.薛利(Hans Selye)曾告訴記者:

「人人都知道壓力,卻沒人能真正地瞭解它。」

從心理健康的觀點來說,壓力指的是情緒上過度受壓,這可能會以焦慮、睡眠障礙、飲食習慣改變、出現破壞性行為和頭痛或肌肉疼痛等形式展現。這類壓力我們都很熟悉;然而,從廣義的生物學觀點來看,壓力是身體對心理創傷、極端溫度、缺乏食物或遭遇掠食者等各式干擾所產生的反應。

什麼是壓力?

壓力在醫學上並無專有定義,但就生物學而言,任何可能使身體失衡的威脅都算壓力。

為了處理這些無論是想像或真實的威脅,身體會採取一些步驟來自保──各種化學訊號湧入血流,以強化知覺、加快心跳和呼吸、減輕疼痛,甚至帶來歡快感;同時,消化和生長等非必要功能立刻趨緩。當壓力反應啟動,求生便成了當下的重點,未來則顯得沒那麼重要。

壓力並非人類獨有的。圖/《知識大圖解》2017 年 8 月號。

壓力反應由腦部啟動,處理情緒和恐懼的杏仁核會傳送訊息到下視丘,啟動一連串電訊號和化學訊號,讓身體準備好做出反應。

第一步是指示腎上腺分泌更多腎上腺素,好將神經系統切換至「戰或逃」(fight or flight)模式。

腎上腺素湧入血流,促使體內脂肪和肝醣分解,以釋出一波能量。於是體內的血糖值濃度上升,脂肪酸也被釋出,以便在身體最需要之際提供燃料;這些分子接著由血流輸送到肌肉和腦部。非必要部位的血管會收縮、心跳加速、呼吸增快,好將額外的資源轉送到最需要的地方;此時,感官也更為敏銳,腦部亦進入戒備狀態。

所有反應僅在一瞬間發生,有時甚至先於大腦對壓力源的判斷。上述化學物質遽增的方式會依情境及個體而異。若當下無法逃離或對抗,戰或逃反應可能會被「嫌惡警戒」(aversive vigilance)取代;在此情況下,動作會停止,血液會從皮膚和末梢流向核心器官。

此反應不是替即將發生的體能活動暖身,而是為了在受傷的情況下盡可能地降低出血。儘管,現今我們所遭遇的多數壓力並不包含出現人身傷害的風險,但此反應在人類昔日的演化歷程中應相當管用。選擇哪一種反應得視當下的情境而定,但生物個體往往自有偏好──據信,這種行為模式在年幼時就已建立。

人體面對壓力的各種生理反應。圖/《知識大圖解》2017 年 8 月號。

另一個較和緩但持久的壓力反應會同時啟動。下視丘會釋出皮質釋素(CRH)這種分子,以觸發生物反應,讓身體進入求生模式。CRH 從下視丘行經一小段血流、進入腦下垂體,以促進另一種長程化學訊息──促腎上腺皮質激素(ACTH)──的分泌;ACTH 會順著血流行經全身、抵達腎臟,啟動壓力反應的下個步驟。

兩顆腎臟的頂端各有一個稱為腎上腺的激素製造工廠,內含腎上腺皮質這種腔室。此處的細胞負責製造糖皮質素──這些體內自然分泌的類固醇會協助身體的其他部位面對壓力。皮質醇能干擾胰島素的作用、使血糖上升、平衡體內酸鹼值、抑制免疫反應,甚至影響記憶生成。

短期壓力可迅速被身體矯正;此外,為了預防壓力反應永無止盡地循環,皮質醇也具有關閉功能,並可反饋到腦部,宣告壓力反應已啟動完成,以協助停止 CRH 和 ACTH 的分泌。

然而,有時壓力也會發展成長期的慢性問題。

良性壓力和惡性壓力

在我們所知的動物中,人類頗為獨特,因我們能對自身和世界進行抽象思考。我們巨大的腦部雖得天獨厚,但也可能帶來長期壓力,因人類會擔心其他動物根本不會想到的問題(如工作和金錢)。

source:iseion

雖然壓力反應是演化而出的產物,能在遭遇短期的環境壓力時提升存活率,但長期而言卻可能造成傷害;若不予理會,最終還可能引發疾病。

年幼時暴露在壓力下(無論是戰爭、被疏於照料或父母離異)者,成年後較可能產生心理問題;因為童年時腦部仍在發育,慢性壓力可能造成腦部結構改變,進而影響腦功能。對成年人來說,慢性壓力除了會對心臟和血管造成負擔,提高心血管疾病、心臟病和中風發作的機率,還可能危害免疫系統。急性壓力反應會動員免疫細胞,為擊退感染做好準備,但皮質醇這種壓力激素也會長期影響免疫細胞的功能。事實上,皮質醇類藥物被用於需要免疫抑制的患者身上,以壓制其免疫系統。

良性壓力和惡性壓力。圖/《知識大圖解》2017 年 8 月號。

長期壓力可不是鬧著玩的,不僅壓力反應本身會對身體造成負擔,伴隨而來的應對機制(如喝酒、抽菸)也同樣傷身。然而,這還不僅止於生理上的影響。壓力一詞包含了許多層面,近來有學者研究了我們對壓力的感受會如何影響壓力對身體帶來的衝擊,結果發現,若我們相信壓力是壞事,它就更易對我們造成傷害。

美國的研究指出,處於壓力下的人有較高的死亡風險。但此論述只在這些人認為壓力對自己有害時才成立。

事實上,遭遇壓力但本身不認為壓力是壞事的人,死亡風險甚至比幾乎無壓力者還低。

壓力一詞的意涵讓在 1930 年代率先提出壓力反應的漢斯.薛利倍感困擾。部分的原因在於,壓力不僅是用來描述身體對困境的反應;在物理學中,應變(strain)指的是物體受外力而產生的形狀或大小變化,而壓力或應力(stress)則是與之相關的內部力量;一詞兩用便讓大家將兩者聯想在一起。

驚人的是,改變對壓力的看法似乎能改變其對人體造成的影響。若將手心冒汗、心跳加快和呼吸急促視為身體正努力幫助你的跡象,就可改善上述反應;心跳雖會加快,但血管卻能保持放鬆,這對心血管系統有益多了。

若我們相信壓力是壞事,它就更易對我們造成傷害。(點圖放大)圖/《知識大圖解》2017 年 8 月號。

此外,壓力反應還有另一個常被忽略的組成元素──催產素。催產素有「擁抱激素」(cuddle hormone)之稱,有助於母親建立與嬰兒的連結;擁抱時,腦部便會釋放此激素。人在遭遇壓力時,也會分泌催產素,以幫助我們尋求社會的支持;催產素還能擴張血管、降低血壓,甚至修復心臟。

雖然壓力可能使人感覺不快,但它能幫助我們面對生活中的挑戰。相信自己的身體,並在無法負荷時求援,便能與壓力和平共處。


 

 

本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 35 期(2017 年 08 月號)

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「你不要過來啊!」蜘蛛為了在交配中保命,竟然把自己給射出去了!

Peggy Sha
・2022/05/18 ・1686字 ・閱讀時間約 3 分鐘

自然界中,充滿了不少為了交配而「慷慨赴義」的勇者,像是:螳螂、蜘蛛等等,在激戰中或激戰後,雄性會變成配偶的盤中飧,如此一來,不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!(讓我們感謝飛天小爸爸的努力!)

「性食同類」不僅可以延長交配時間、增加受精機率,還能為雌性提供養分,讓後代更有機會健康快樂地成長!圖/Pixabay

這種現象呢,被稱之為「性食同類」(sexual cannibalism),通常是雌性吃掉雄性的比例稍微高一些。

但正如俗話所說,「生命會自己找到出口」,竟然有雄性蜘蛛靠著把自己「射」出去來保下一命!今天,就要來為你講述,隆背菲蛛(Philoponella prominens)的噴射故事。

交配到一半就彈出去了?超離奇高速彈射之謎!

這次的主角隆背菲蛛呢,是一種原產於日本、韓國等地的社會性動物,過去驚人的成就包括:能夠一次聚集 300 多隻同伴,共同編織出一片大網。

至於牠們超強的彈射能力又是如何被發現的?原先,來自湖北大學的張士昶副教授與團隊正在研究隆背菲蛛的性行為,卻忽然發現了一個超離奇現象:完成交配之後,雄蛛居然會猛然彈開,「biu」地一下就飛得老遠!

這驚人的過程可說是快到不可思議,最高紀錄達到一秒 88.2 公分,別說是肉眼,就連普通相機都沒辦法正確紀錄下細節。

這個現象立刻引發了研究團隊的好奇心,那麼接下來該怎麼辦呢?當然是:交配大戰看起來!

射,還是不射?這是個攸關性命的問題!

為了進行研究,團隊總共觀察了 155 次交配行為,並在其中 152 次中觀察到了這種超高速的彈射情形。你可能會很好奇,那剩下的 3 次呢?嗯……那 3 隻隆背菲蛛沒有成功彈射出去,交配後就成了配偶的大餐了。

什麼?沒彈掉就會被吃掉?這究竟是巧合還是命運的安排?

研究人員決定出手人為干預一下,他們選了 30 隻隆背菲蛛,然後想辦法阻止牠們彈射,結果發現:「彈射=保命」,要是你射不出去,那你就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的晚餐。

要是隆背菲蛛彈射失敗,那就逃不過配偶的大口,注定要變成人家的營養來源。圖/Pixabay

相反地,如果成功彈出去了,那麼,你不但可以保命,也多了再次交配的機會。嘿,沒錯,牠們彈出去後還會再爬回來交配,再彈、再爬、再交配,就如此反反覆覆。(當然啦,有時也會在過程中不小心弄掉一些身體部位,比如一兩支步足。)

想要成功噴射,你需要一對強壯的步足!

至於為何隆背菲蛛能變成這樣的飛天小蜘蛛呢?秘密就藏在牠們的步足中。研究團隊發現,雄蛛們會將第一對步足抵在雌蛛身上,一旦交配完成,就用力蹬腳彈射出去。

根據實驗,科學家們發現這對步足可說是噴射與交配關鍵,少了一支都不行,只要沒有這對秘密武器,雄蛛只會停留在求偶階段,但不會真的跟雌蛛交配。但如果掉的是其他幾支腳,那可完全不會影響交配過程,還是能順利完成生育大計。

而這對秘密武器最強大的地方,其實是來自液壓;只要蜘蛛擠壓胸部的肌肉,便可以將其中的體液注入特定關節(tibia–metatarsus joint),透過液壓來伸直步足、產生彈力。

沒想到吧?為了在交配中保命,隆背菲蛛還得運用到流體力學,是不是很有趣呢?

參考資料:

Male spiders avoid sexual cannibalism with a catapult mechanism: Current Biology
These male spiders catapult away to avoid being cannibalized after sex
Watch These Male Spiders Jump Like Hell to Avoid Being Eaten After Sex
This Male Spider Catapults Itself Into the Air to Avoid Sexual Cannibalism | Science| Smithsonian Magazine
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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。