曼德博誕辰｜科學史上的今天：11/20

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

「木刻是減法，泥塑是加法，積木可以加減乘除！」– 吳寬瀛

積木是空間體操，雙手與大腦合力思考，掙脫被紙筆測驗困住的平面。以兒時熱愛的積木為素材，吳寬瀛老師在指間進行空間的四則運算，讓抽象深奧的數學化為具體可見的雕塑，排列組合出幾何造型的無限可能。

自 12 月 1 日開展的《轉幾．轉積．轉機：吳寬瀛積木幾何創作展》「轉幾．轉積．轉機」為主題，透過「平面幾何」與「立體幾何」兩種維度，呈現吳寬瀛老師充滿想像力的幾何創作，期待觀者從中感受創作的純粹與熱情，發掘數學的理性與感性。

展場設置積木體驗區，讓我們放下手機，與吳寬瀛老師一起翻「轉幾」何、玩「轉積」木，找尋屬於自己的「轉機」，喚回天真爛漫的赤子之心吧。

國內近來相當多積木展，像是奈森．薩瓦亞（Nathan Sawaya）的《潮！積木》以及西恩·肯尼（Sean Kenney）的《動物大奇積》創作，這回我要來介紹的展覽《轉幾．轉積．轉機》同樣精彩，是國內幾何雕塑家吳寬瀛老師的積木幾何創作展，也是繼上回介紹《多面自造》展後，嘉義大學委託我們策劃的第二檔數學藝術展。

這一檔我們推出可轉可翻可玩的超可愛文宣，對摺以後翻開來變成藍色「轉幾」，轉正後對摺翻轉文宣後得到黃色「轉積」，紅色「轉機」設計則是由木構作品而來，示範影片在此：

《轉幾．轉積．轉機》到底在轉什麼呢？展覽作品分成平面幾何與立體幾何兩種維度，其中立體幾何包含積木與木構作品，平面幾何包含各式對稱圖樣與多邊形，接下來我們就來介紹一些這次展覽吳寬瀛老師的TICO積木創作吧！

玩轉積木！TICO積木創作作品

門格爾海綿（Menger Sponge）為立體碎形的經典代表，每一面都是謝爾賓斯基地毯，不同尺度縮放自如依舊自我相似為碎形的重要特性。下圖為吳老師親自拆解門格爾海綿，讓大家知道如何以模組化的積木堆疊方式創作。

下圖左方兩件相似卻不同的碎形作品，是吳老師展覽以來首次背對背擺放在一起，方便大家在展場比較異同之處。這兩件作品的特點是只要觀看的視角改變，看到的形狀也會跟著變換，像是從作品前方會看到三角形，從作品上方則會發現原來是正方形組成的。

相較於下圖左方兩件作品的實體碎形，右方看起來像是兩個金字塔上下接在一起的作品，則是以空隙中的陰影呈現自我相似的碎形，此件幾何藝術作品以光影探討明暗、虛實、陰陽等概念；吳寬瀛老師的作品中除了強調造型本身，影子更是作品不可或缺的一部份。

〈99乘法變形〉為吳寬瀛老師最近探討數與形的新創作，由四個九乘九矩陣加上最高點十乘十組合而成，其高度為兩個數字乘積後的值。我對這件作品特別有共鳴，因為吠陀方形與吠陀立方兩者的數學原理皆是從九九乘法表延伸而來。

別以為積木組出的造型就只能是方方正正的，吳老師用突破框架的想像力和特殊的連結方式，讓積木轉彎了，以下是顛覆想像的曲線系列：

除了精彩的立體作品之外，還有一件特殊的平面作品可以讓觀眾動手操作翻玩，甚至可以讓正方形斜斜地相互卡住，讓不同大小的正方形邊長形成曲線，類似蛇形藝廊2002設計概念，有趣到難以用言語形容，還好有吳寬瀛老師親自示範的影片可看：

這次展覽不只積木幾何創作，吳寬瀛老師還加碼展出木構創作如下，像是這件以〈費氏數列〉 1，1， 2， 3， 5， 8為立方體邊長的可拆解作品，除了形狀很有美感，老師也使用了質樸的材質。第一次看見這件作品的時候聯想到臺北二二八公園的紀念碑，但其實兩者並不相同。

吳寬瀛老師的作品不僅造型優美，從木構作品的卡榫、導角等小細節，都可以看出吳老師紮實的木工基礎，上一檔展覽《多面自造》的展場木工為吳老師親自操刀，2017數學年會的紀念品「有秩序的糾纏」材料包是由老師及林義強老師共同設計，再由吳老師製作。

這次展覽呈現了吳寬瀛老師巧妙連結數學與童趣經驗的「轉積」，以及融合結構力學與美學的「轉幾」，接下來我們就來聊聊積木是如何成為藝術家一生的「轉機」。

三歲開始玩積木成為人生轉機

吳寬瀛，1958年出生於新竹，現居住與工作於高雄，臺灣著名幾何雕塑家。

為延續從3歲開始對積木的熱情而成為教師，27歲進入大學就讀，畢業於國立彰化師範大學工業教育與技術學系，後於高雄高工電腦機械製圖科任教並退休。

吳寬瀛老師的創作多元且富實驗性，小至積木雕塑大至公共藝術，皆以數學為基礎進行縝密計算，結構造型多變同時蘊含秩序之美；多年培養的身體感讓他創作時經常進入心流狀態，沉浸在與自身對話的時間。理性的數理思維與感性的創作經驗相互交融於作品中，充分體現吳寬瀛老師對數學的豐富想像與旺盛熱情。

為了這次策展，我們貼身採訪吳寬瀛老師許多次，也曾拜訪了座落在高雄大寮農田間的吳寬瀛藝術工作室，這是個連 google map 都定位不到的地方，裡頭卻藏著各式有趣的積木作品，以及從3歲開始熱愛玩積木的一顆赤子之心。

吳老師從小數學成績不好，透過玩積木知道自己空間理解力強並不因此沮喪，他為了有個穩定的工作能夠繼續玩積木，因此辭掉工作去補習班準備聯考，對當時的他來說是個很大的賭注。吳老師打趣地說，讀了這一年死書讓他變笨。

自國小三年級從新竹搬到高雄旗津，吳老師幾乎每天都過著去海邊潛水抓螃蟹和龍蝦的生活，玩水之外還可以拿去賣錢。早期的這段經歷，讓吳老師練就十分驚人的體力與意志力，因此多年來能夠不斷創作與挑戰各種類型與尺寸的幾何作品，他在五十歲之前的一日睡眠時間經常少於四小時。

吳寬瀛老師經驗豐富且規劃縝密，強大的氣場讓人非常安心，在佈展過程中他總是說「不急」，提醒大家先想好再行動，工作起來輕鬆又有效率。除此之外，吳寬瀛老師還能因應場地調整作品尺寸，自在把玩積木當場創作，根本已經達到人積合一的境界。

經過這幾個月的相處，私底下的吳寬瀛老師其實非常幽默，與上面那張藝術家照片中的冷峻感有股奇妙的反差，像是曾經用過《人到中年還有夢，禿頭一片天》當作藝術展覽標題，有觀眾因此跑來還以為是在治禿頭呢。

創作以外，吳寬瀛老師經常帶領工作坊，以積木與木條讓孩童／成人跳脫平面紙筆計算，從遊戲中產生對數學幾何的興趣。問到與孩童互動的秘訣時，他認為這是自然而然的，在過程中除了技術的傳授之外，還要照顧到觀眾的情緒，畢竟在課堂中學生經常被迫學習。

我們策這兩檔展覽希望能讓大家掙脫紙筆測驗中的數學夢魘，因此並未強調數學實用的那一面，而是想傳達數學的本質其實就和藝術一樣，需要無限的想像力；吳寬瀛老師巧妙結合理性的數學與感性的美學於作品中，誠摯邀請大家到展場走一趟感受吳老師對數學的豐沛想像力，讓雙手與大腦合力思考，一起用積木作個空間體操。

「木刻是減法，泥塑是加法，積木可以加減乘除。」– 吳寬瀛

＂Carving is subtraction and moulding is addition, while bricks can solve them all.＂ – WU Kuan-Ying

《轉幾‧轉積‧轉機：吳寬瀛積木幾何創作展》展覽資訊

• 地點：國立嘉義大學蘭潭校區圖書資訊館（嘉義市東區學府路300號）
• 展期：2017/12/1─12/29 週一至週六 09:00 ~ 17:00 週日 14:00 ~ 17:00
• 交通：http://120.113.174.203/TMS2017/index.php/traffic/
• 臉書粉絲頁：轉幾．轉積．轉機：吳寬瀛積木幾何創作展
  
• 策展人：余歡庭、林家妤
  
• 聯絡人：國立嘉義大學應用數學系嚴志弘主任

參考資料：

1. 吳寬瀛藝術工作室粉絲頁
2. 數學不僅擁有真, 而且擁有非凡的美–Artist 藝術家吳寬瀛 積木幾何世界