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做完古典制約實驗後,小艾伯特去哪兒?(上)

林希陶_96
・2017/12/29 ・3833字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

略讀過普通心理學的人都知道,行為學派中有三隻神獸三個知名實驗:帕夫洛夫的狗、華生的小艾伯特與史金納的鴿子。其中,小艾伯特(Little Albert)就是華生(John Broadus Watson)實驗的個案。

華生成功的將古典制約的現象,重現在人類嬰兒身上;本來小艾伯特是不會害怕小白鼠的。但經由與巨大聲響配對,後來只要一看到小白鼠,小艾伯特就哇哇大哭,甚至還類化到其他有皮毛的物品,小艾伯特也出現相同的大哭反應。此一研究深刻改變了心理學,行為學派因此奠立了百年基業;這篇論文也成為被引用最多次的心理學論文之一(2769次,家人問我幹嗎跪著看電腦)。

在經歷了實驗後,小艾伯特連看見蓄著白鬍子,打扮成聖誕老人的實驗員都會感到害怕。圖片來源:wikimedia

但是小艾伯特參與完這個實驗後沒多久後就不知去向,這個故事也是存在於心理學界中長久的謎團。如果沒有適當的去制約化(deconditioned)[註1],可能小艾伯特後續也會深受此實驗的干擾。那長大後小艾伯特到底會發生什麼事?他在成長的路途上是否會遭遇到什麼特殊的困難?有沒有因為這個經典的實驗而造成難以磨滅的影響?先前我在書寫關於華生的文章的時候(請見:華生的百年奇案),也被此一議題深深所吸引(這也是為何論文永遠看不完的原因,一篇接著一篇,篇篇相連到天邊)。

在相關論文的指引之下,發現心理學家貝克等人(2009)早已探究過這個問題了1。在華生完成這個著名的心理學實驗的九十年後,總算順利追尋到小艾伯特的身世,破解了這個奇妙的難題。以下就以此篇文章為基礎,詳盡的說明到底心理學家是如何拼湊所有線索與珠絲馬跡、進而發現了小艾伯特(這篇文章算是心理史學偵探故事第二彈,看起來應該登在故事網站上,而不是泛科學,不過沒關係,大家當作跑錯棚好了)(y編按:這麼好玩的故事讓我們插一腳啦拜託XD)。

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小艾伯特的背景資訊

根據華生的紀錄,我們可以探索到一些線索:小艾伯特與母親住在約翰霍普金斯大學的校園中,其母親是一位奶媽,受雇於大學小兒科的護理之家(Harriet Lane Home[註2])。華生會挑中他,其中一個原因是因為地緣關係,因為華生的實驗室與護理之家就比鄰而居。另一方面,小艾伯特是一位健康、少哭、情緒較少的小孩、感覺比較遲鈍,如果因而進行實驗的話,可能傷害或許會比較小。

根據研究記載,小艾伯特一共被實驗了六次,其分別是在其年齡8個月26天、11個月3天、11個月10天、11個月15天、11個月20天、12個月21天。雖然不知道為何小艾伯特的母親會答應進行測試,但財務上的獎勵可能是原因之一:因為只要小艾伯特每次到實驗室,就可獲得一美金的補貼(換算成2009年的幣值,相當於美金12.36元,折合台幣約370)。這樣的金錢以當時來看算是非常多的了。

詳細的實驗過程可參閱影片,大家可以看到小艾伯特長什麼樣子,也可以知道他是高加索白人

第一次測試是在小艾伯特8個月又26天所執行的,在當天只是瞭解他對各種物品的反應,這樣做的目的是為了建立基準線。他對於各種物品都很好奇,如積木、大理石、蠟筆、火、猴子、狗、兔子、小白鼠等等,並未表現出恐懼反應。但不知何故,華生延遲了兩個月之後,才在小艾伯特11個月又3天大時開始正式的實驗。華生以古典制約的方式,只用七次就成功讓巨大噪音與小白鼠配對,讓小艾伯特害怕小白鼠,並延伸到類似的事物上,如兔子、狗、皮大衣、聖誕老人的面具(面具上有毛髮)等物品之上。

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華生使用古典制約的方式,成功讓巨大噪音與小白鼠配對,使小艾伯特害怕小白鼠,並延伸到類似具有毛髮的事物上。圖片來源:Erica Brunt@publicdomainpictures

華生到底是何時做了這個實驗的呢?

雖然華生與蕾娜在進行實驗時,紀錄了小艾伯特的年紀,但是卻未寫下當時的日期,以致於我們至今仍無法確切推測小艾伯特的生日。因為要有生日,才能往下追查出生記錄,才有可能追溯出完整的個體歷史。

目前所有的研究者都同意,該實驗進行的時間點約是在 1919-1920年之間。根據歷史紀錄,蕾娜(當時為華生的研究生與助理,但也因為跟華生朝夕相處,後來兩人結為連理:詳情請見:華生的百年奇案在 1919年6月才從瓦薩學院(Vassar College,美國知名大學,於1861年設立、位於紐約州,建立之初時只收女性)畢業。因此,實驗的時間點一定是蕾娜進入約翰霍普金斯大學就讀研究所之後,也就是1919年9月30日(此日期是從約翰霍普金斯大學所留下的文件中得知)以後的事。

從華生所留下的書信中得知,1919年10月27日曾去信約翰霍普金斯大學校長 Goodnow,請求購買錄影膠卷一千英尺,以錄下整個實驗過程。當時需花費450美元(換算成2009年的幣值,相當於美金5562.73元,折合台幣約18萬元),以當時大學拮据的預算來看,這是非常巨大的金額。同年11月19日,大學預算委員會才同意購買此物品。12月5日,華生回信給校長,表達誠摯感謝之意。若據此推測,進行實驗可能的時間點是1919年12月5日以後的事了。

不過,從約翰霍普金斯大學醫學院所留下的紀錄,可推導拍攝影片的時間點可能是早於12月5日;因為華生在這之前就向校方抱怨,該校速記員並未在實驗中予以支持(當時速記員除了學校的工作之外,也需在各種實驗中協助實驗或擔任助手)。因此,華生可能事前已經知道預算必定會通過,因此在感謝校長前就先購買膠卷並進行實驗了。感謝信也可能是事前就已經寫好了,12月5日才發出(手寫書信也可以用排程了,不要懷疑)。

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所以,由此推測第一次實驗的時間點,可能落在 11/28-12/12 之間。若由以上的日期,減去小艾伯特當時的年紀(8個月26天),小艾伯特的生日最可能落於 1919年3月2日至3月16日 之間。最後一次實驗的時間,是在小艾伯特12個月21天大時所做的,往後推測是 1920年3月23日至4月6日之間。

根據約翰霍普金斯大學醫學院留下的紀錄顯示,推測第一次實驗可能落在11/28-12/12之間。圖片來源:himetop

論文又是何時發表的?

有了最後一次實驗的時間點,才能確認這與論文出刊的時間是否吻合。華生與蕾娜所投稿的論文是發在1920年的實驗心理學期刊(Journal of Experimental Psychology,縮寫JEP)2月號2。如果JEP準時出刊的話,這樣就與實驗的時間就有出入了,因為論文根本來不及完成。不過如果出刊延遲了,那前面所推敲出來的實驗時間點就是可執行的了。

我們現在已經知道的是,JEP是1915年創刊,出了兩冊12期之後,1917年美國就投入第一次世界大戰中。之後,舉全國之力進入戰爭狀態,心理學家也不例外。等到1918年11月,停戰協議生效後,所有的人員才復歸原職,華生也是在那時才又回到約翰霍普金斯大學工作。若想知道JEP正式出刊的日期,唯有詢問編輯部才能得知。但很不幸的是,編輯部當然不可能保存九十年前的資料。追尋多個心理學檔案資料,還是無法得知1920年2月號到底是何時出刊的。僅剩的唯一方法,是去信知名大學的圖書館,詢問到底是何時收到該期期刊。可想而知,多數大學資料早已散佚。但堪薩斯州立大學、哈佛大學、康乃爾大學仍有紀錄,最早的是康乃爾大學,是在1920年8月23日收到。這樣的日期,只能看出1920年2月號可能有延遲,但是確切的發行時間點還是無法得知。

論文發在1920年的實驗心理學期刊,但若JEP準時出刊,便與實驗的時間有出入,論文根本來不及完成,除非出刊延遲,推敲出的實驗時間才可信。圖片來源:archive.org

另外,從華生所留下的書信可知,在1922年12月14日,華生曾經寫信給Adolf Meyer(知名精神科醫師),信中提到,「這一期總算準時了」。由此一細小的線索可知,先前每一期都延遲出刊,不然華生不需要在信中特別提到這件事。再者,依照現存的資料,當時華生為該刊主編,他與蕾娜所刊出的稿子,可能並未經過匿名審查。因為如果經過審查機制,至少還需要再多好幾個月的時間(那時整個學術界才剛萌芽,不能用現在標準去看待快要一百年前的事)。

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從上述所談的資料的可知:各大學圖書館所收到的日期、華生寫給Meyer的信、華生寫給校長Goodnow的信,可以確認JEP前三冊都延遲出刊。雖然寫是寫二月號,但是實際上印出的日期,可能是之後的事情了(這事其實在台灣應該還蠻常見的,我們現在都在拖刊了,你說一百年前不拖嗎?)。因此,這樣推算下來,上述的最後一次實驗日期還是可信的,約略發生在1920年的3月到4月之間。

相關事件時間表。資料整理/林希陶、製表/ y編

編按:小艾伯特的生日、實驗可能的時間點也都推敲出來了,那到底小艾伯特在哪裡呢?還能從哪裡去追尋小艾伯特?有沒有更多的線索呢?下篇將有更精彩的起伏轉折!

備註:

  • [1]去制約化指的是將實驗的方法反轉回來,讓個案不會因為這個實驗而終生受影響。若以小艾伯特而言,就是要將他害怕皮毛的反應再去除。這是現在的研究倫理必須要做到的事。
  • [2]Harriet Lane Home,美國知名的護理之家,設立的目的是為了照顧失能的小孩,由Harriet Lane Johnston女士(美國第15任總統James Buchanan之外甥女,並在舅舅擔任總統時,負責第一夫人的工作)所捐助。建於約翰霍普金斯大學附屬醫院旁,並由醫院負責營運及管理。後來該處也進行小兒科看診業務,每年診治60000名兒童。

參考資料:

  • Beck, H. P., Levinson, S., & Irons, G. (2009). Finding Little Albert: A Journey to John B. Watson’s Infant Laboratory. American Psychologist, 64, 605-614.
  • Watson, J. B., & Rayner, R. (1920). Conditioned emotional reactions. Journal of Experimental Psychology, 3, 1–14.
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林希陶_96
80 篇文章 ・ 53 位粉絲
作者為臨床心理師,專長為臨床兒童心理病理、臨床兒童心理衡鑑、臨床兒童心理治療與親子教養諮詢。近來因生養雙胞胎,致力於嬰幼兒相關教養研究,並將科學育兒的經驗,集結為《心理師爸爸的心手育嬰筆記》。與許正典醫師合著有《125遊戲,提升孩子專注力》(1)~(6)、《99連連看遊戲,把專心變有趣》、《99迷宮遊戲,把專心變有趣》。並主持FB專頁:林希陶臨床心理師及部落格:暗香浮動月黃昏。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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新的記憶是如何形成的?從海兔的記憶訓練中獲得的啟示——《大腦不思議》
方寸文創_96
・2023/02/21 ・2185字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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  • 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。

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。圖/方寸文創出版《大腦不思議

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。

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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。

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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。

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方寸文創_96
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低鈉鹽輻射量超標會有害人體?先從釐清單位開始,把帳算清!
linjunJR_96
・2020/05/29 ・1982字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 528 ・七年級

  • 文/林祉均|就讀清大物理系的斜槓理工男,喜歡學習與嘗試新事物。目前對科學和翻譯有點上癮,看到 Netflix 上奇怪的字幕翻譯會皺眉頭。

兩年前,台鹽的低鈉鹽曾爆發輻射鹽風波。最近,類似爭議又再度浮上檯面,商品面臨標示不清、隱瞞消費者等等指控。在新聞中,我們可以看到低鈉鹽的輻射量「毫西弗」高得驚人。可是另一方面,食藥署卻也做出澄清,每克低鈉鹽只有 8.86 「貝克」的輻射量,符合現行規範。

又是毫西弗、又是貝克,我們究竟該聽誰的?儘管核衰變與輻射的觀念在國中就介紹過,但現實中的量測與標準可沒那麼簡單,今天,就來聊聊這些單位的意思以及相關的健康標準吧!

台鹽的低鈉鹽真如新聞所述輻射超標嗎?一起來算算看人體攝取到的輻射量吧!圖/pexels

貝克 vs. 西弗,輻射單位的定義如何區分?

輻射源自於物質中原子的隨機衰變。

我們沒辦法預測某顆原子何時會衰變,但我們可以描述某種物質有多常發生衰變。貝克 (Becquerel) 指的是輻射源在一秒鐘內發生幾次原子衰變,也就是在講這個輻射源的活性有多強。比方說,居里夫人發現的鐳-226 是高度放射性物質,每公克就有 37,000,000,000 貝克,也就是每秒鐘發生 370 億次放射衰變。

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然而,光是討論輻射源有多強並不夠。我們真正在意的,是輻射對人體的影響,若是想度量「輻射對人體的影響」,就得用到大家經常聽到的西弗 (sievert) 這個標準。

西弗在物理上的單位是「焦耳/公斤」,乍看之下的意思就是「每公斤的物質吸收了多少能量的輻射」。不過,案情並沒有那麼單純!原子核衰變百百種,會發射出各種不同的輻射。像是經常聽到的 α、β、γ 三種射線,分別有不同的物理性質,也會對周遭物體造成不同的影響。

不同種類的輻射在通過物質時,會對其中的分子造成不同的影響。圖/S. Grdanovska (2015)

人體暴露在輻射之下,可能會帶來癌症、基因突變等等健康風險,而風險大小不只和能量多寡有關,更取決於輻射的種類接收輻射的部位等等因素。因此我們使用的西弗,除了描述人體吸收了多少輻射能量,還會另外乘上一個修正因子跟浪漫因子不一樣)。

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拿我們剛剛提到的 α、β、γ 射線來講, β 和 γ 射線的修正因子是 1 , α 射線的修正因子卻是 20 。簡化後我們可以這麼理解:比起同樣能量的 γ 射線, α 射線帶給人體的風險高了 20 倍。所以說,西弗算是個非常特別的物理單位,它傳達的不是物理上的能量多寡,而是生物上的風險大小

你給我翻譯翻譯,一貝克是幾西弗?

了解貝克和西弗後,讓我們把焦點拉回到本文的主角──「低鈉鹽」上吧。在原能會所提供的列表中可以看到:台鹽低鈉鹽每公斤有 8,860 貝克的活性。這個數字看起來非常嚇人,不過,如果想要知道它對人體的影響究竟多大,讓我們先將它換成西弗!

根據 WHO 的資料,一般人平均一天攝取 9-12 克的鹽。現在讓我們假設有位成年人每天攝取 10 克鹽,而且全是低鈉鹽。根據原能會公布的《游離輻射安全標準》,把鉀-40 吃進肚子裡造成的影響是每貝克 0.0062 微西弗,乘上每克鹽有 8.86 貝克的鉀-40,可推估每克低鈉鹽大約帶來 0.055 微西弗的風險。

所以說,就算你每天都吃 10 克的低鈉鹽,一年下來累積的量也僅有 200 微西弗左右。

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市面上食鹽輻射檢測結果。圖/翻攝自原能會

輻射很嚇人?我們都身在輻中不知輻

200 微西弗聽起來很多嗎?其實,我們的生活中本來就會接收到天然背景輻射,主要來源有:地表輻射、氡氣、宇宙射線及體內輻射。換句話說,無論是站在地上、呼吸空氣、搭飛機、吃東西都會接受到輻射。根據原能會的估算,台灣人平均每人一年會接受到 1620 微西弗的天然背景輻射。

另一方面,鉀離子這類少量元素在體內的濃度通常是固定的,否則很多生理功能無法正常運作。這表示你的身體會把吃下去的鉀代謝出來,不論有沒有輻射都一樣。因此上文的估算其實是遠遠高估了真正的輻射量。就輻射來說,低鈉鹽真的沒什麼好怕的。

除此之外,我們也學到西弗這個單位並沒有那麼簡單,輻射的量測與風險要考慮的因素很多。直接把儀器放在一罐鹽上面所量到的數值究竟有什麼意義,也值得大家思考。下次看到類似的輻射新聞,別忘了多注意與查證相關的細節,才不會被嚇人的數字給騙了。

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  1. 衛福部:有關媒體報導低鈉鹽含鉀-40 之疑慮說明
  2. 行政院原子能委員會游離輻射防護安全標準
  3. 106年9月11日媒體報導「輻射食品檢驗標準各唱各的調」之回應說明
  4. 輻射您有所不知
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linjunJR_96
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清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。