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噪音能讓大腦的效能更好?一片平靜不如來些雜訊 ──《偶然的科學》

PanSci_96
・2018/07/10 ・5253字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 552 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

惱人的噪音大有用處

製造震動

我們傾向把隨機的噪聲訊號當成不好的東西,但在許多系統中,無論是生物和技術,噪音其實都是個機會。勞拉.斯皮尼 (Laura Spinney) 認為,如果沒有噪音,你的大腦效能可能不及現在的一半。

噪音通常是一種討人厭的東西,任何曾在飛機航線下方生活過的人,或曾經嘗試聽遙遠調幅廣播電台的人,都知道這一點。但是對工程師而言,噪音的隨機波動可謂天賜。

噪音通常是一種討人厭的東西,任何曾在飛機航線下方生活過的人都能深刻理解。圖/pixabay

二次大戰期間,空勤人員必須計算飛機的任務路線和炸彈軌跡,結果發現他們用來測量的儀器在空中的表現,竟然比在地面上好。空軍工程師很快找出原因;原來當飛機在空中移動時,機身會在很寬的頻率範圍內振動,偶然間有些頻率與移動中儀器零件共鳴頻率一致,讓零件震動,因而能更順暢地移動。然而,工程師不知道哪些頻率很重要,所以開始在儀器中放入小的震動馬達,希望能藉此引發共鳴。這是高頻脈動最早的應用,或是說,是人們蓄意添加隨機噪音的例子。

如今我們發現,演化比我們更早就懂得利用這個道理,生物早就在利用隨機訊號的好處。在某些情況下,加入微小噪音可以強化生物體對於環境的感知。例如比起在靜止的水裡,小龍蝦在湍流中更能偵測到細微的魚鰭活動。事實證明,在添加了一小段雜訊後,人類更能分辨螢幕上的模糊影像。

外部噪音增強大腦能力

在這些案例中,噪音源是在生物體外部,但卻引起一個有趣的問題:演化是否會將這種震動融入大腦之中?現在,有一群神經科學家宣稱,他們已發現神經迴路有「刻意製造噪音的設計」。如果這群人的說法正確,那麼震動可能是自然裡的共同特徵。噪音的操作定義是:一個頻率混亂的寬頻訊號。比方說,白噪音的嘶嘶聲,是由人耳可聽見的完整頻率,從最低到最高以相同量組成的。相較之下,有意義的非噪音訊號,則是把它們的能量都集中在相對較窄的頻譜上。

噪音能提高微弱訊號被偵測的可能性,這種現象稱為隨機共振(「隨機」單純表示隨機的模式)。隨機共振專門用於非線性系統,其中的輸出與輸入不成比例。神經元是非線性系統的一個好例子,只有當細胞膜上的電位達到臨界閥值時才會啟動;在這樣的系統中,不能達到閥值的微弱輸入,可藉由注入噪音而讓它升高到超過閥值的水準。

神經迴路有「刻意製造噪音的設計」。圖/pixibay

許多理論模型表示,隨機共振可改善神經元處理訊號的方式。此外,已有良好的實驗證據表示,在某些情況下,增加外部噪音可以增強大腦的能力。隨機共振解釋了,為什麼湍流的水,有助於小龍蝦的感覺毛細胞偵測遠距離的魚鰭活動,以及為什麼噪音有助於人的肉眼看出模糊的圖像。外部噪音已被用來增強人類的表現,例如用人工耳蝸植入器,幫助人們聽見微弱的聲音,以及使用震動鞋墊減少中風患者的身體晃動。

大腦會自己產生噪音?果蠅的嗅覺系統研究

然而在很長一段時間裡,沒有任何證據顯示大腦會自己產生內部噪聲,以利用隨機共振的好處。然後,牛津大學的神經科學家格羅.米森伯克 (Gero Miesenböck) 出現了。米森伯克認為,果蠅有一個大腦迴路是嗅覺系統的一部分,專門用於產生噪音以增強大腦功能。他的發現對人類大腦很有意義,因為果蠅嗅覺系統的基本結構,不僅在所有昆蟲都很常見,在脊椎動物來說也是如此,包括人類在內。

為此,米森伯克並沒有馬上去找噪音,而是想解決一個已困擾嗅覺系統研究人員多年的謎團。

科學家利用果蠅研究大腦製造噪音之謎。圖/pixibay

果蠅的嗅覺系統是個巨大的神經迴路,從果蠅的觸角開始,大約有一千兩百個嗅覺受體神經元 (ORN) ,每個嗅覺受體神經元都攜帶單一種類的氣味受體分子;這裡大約有六十種不同的受體分子,因此約有六十種不同類型的受體神經元。

從觸角開始,特定氣味的受體神經元聚集在一個被稱為嗅神經球的節點上,與被稱為投射神經元的細胞進行突觸連接。每個嗅神經球只從唯一一種受體神經接收輸入訊號,所以過去很長的一段時間內,神經科學家假設每個投射神經元只會對單一氣味起反應。

但是,幾年前神經科學家發現情況並非如此,來自各個投射神經元的電子紀錄表示,它們有時也會回應並非由其受體神經元所取得的氣味。

然而,它們是怎麼做到這一點的?畢竟,每個嗅神經球都只從一種類型的受體神經元接收訊號。幾年前,米森伯克和他同事尚玉華 (Yuhua Shang) 在耶魯大學醫學院,致力於設法解決這個難題。

噪音讓神經更敏銳

他們使用一隻突變的蒼蠅,這隻蒼蠅所有連接到特定嗅神經球的受體神經元都不在了。於是,他們尋找其他可以連結到這隻蒼蠅之投射神經元的方式,結果發現一個之前沒人知道的「中間神經元」網絡,這網絡能將嗅神經球彼此連接,並在嗅神經球之間傳遞訊息。每當氣味出現時,這些「興奮性局部神經元」就會為投射神經元提供某種擴散而刺激性的輸入。

這個現象解決了人們眼前的問題,卻產生另一個問題:為什麼在系統中添加一些東西,便會失去氣味受體與投射神經元之間精確的一對一對應關係?「這似乎違反直覺,」米森伯克說,「為什麼要把清脆且鮮明的輸入訊號模糊化,把它弄得更吵雜?」他提出的假設是,噪音之所以會出現是有原因的。也許興奮性局部神經元刻意將噪音注入系統,如此便能利用隨機共振,讓微弱的氣味更容易被發現。

神經元會刻意將噪音注入系統。圖/pixibay

這些說法讓後續發生在感應輸入訊號上的現象變得合理起來。投射神經元將訊號發送到其他被稱為「肯揚恩細胞」 (Kenyon cell) 的神經元,這些神經元位於被稱為蕈狀體的結構上,這結構與蒼蠅大腦學習與記憶的能力有關。每個肯揚恩細胞都接收許多來自投射神經元的輸入,但它們有極高的反應閥值,並且只在大量神經元同時發射時才會啟動。和其他氣體相比,這種投射神經元更容易對自己的對應氣體起反應,而每一個肯揚恩細胞只會針對單一氣體啟動,所以系統會重新取得特異性。

米森伯克的團隊還讀到1983年由德國馬克斯普朗克研究所神經生物學院的亞歷山大.鮑爾斯 (Alexander Borst) 所寫的文章,文章描述了一種連接嗅神經球的抑制性局部神經元網絡。米森伯克認為,這些神經元可能會對那些興奮性局部神經元產生反效果,從而阻礙了受體神經元的強烈訊號。

果蠅肯揚恩細胞研究的重要性

那麼,為什麼要多此一舉去強化微弱的訊號,而弱化強烈的訊號呢?米森伯克認為,這種狀況之所以會出現,是為了消除極端的氣體濃度。「若直接把一朵花放在鼻子下面,你必須要在香味很淡及花朵盛開時,都能聞到花香味,並且認得出那是一朵玫瑰花,」他說,「必須有個機制能根據氣味濃度來消除變異,我們認為這正是中間層在做的事情。」

不論濃或淡,我們都能辨認出玫瑰花的香氣。圖/pixibay

米森伯克的團隊仍在想辦法證明「刻意製造噪音的設計」之存在,為此而付出努力。藉由改變局部神經元,他們希望知道如何改變噪音量。米森伯克預測,在完全靜音的環境下,微弱的氣體就不太可能觸發肯揚恩細胞;另一個預測則是,果蠅對於微弱氣味的反應,將變得不那麼敏感。關於這點,研究人員可以透過觀察牠們如何避免不好的氣味,來進行測試。

然而這種做法很麻煩,其中部分原因在於,研究人員不知道果蠅腦中有多少局部神經元。如果他們想看到預設的結果,就必須對果蠅進行大幅改造。

如果他們成功了,他們希望能在哺乳類動物大腦中看到類似的事情。但是,牛津大學的托馬斯.克勞斯伯格 (Thomas Klausberger) 認為,要在哺乳動物大腦中,發現類似果蠅局部神經元製造噪音的細胞,將是一個巨大的挑戰。克勞斯伯格已在老鼠的海馬體中,發現了新型的中間神經元,這種結構之所以會被拿來和昆蟲的蕈狀體相比,是因為它在學習和記憶上扮演的作用。他指出,單單海馬體的一個區域,就包含了至少二十一種不同類型的中間神經元。

適度的噪音有利動物行為

1993年,聖路易斯的密蘇里大學生物物理學家弗蘭克.莫斯 (Frank Moss) 做了小龍蝦研究。長期以來,莫斯一直懷疑動物會利用隨機共振,藉此提高牠們生殖的成功率,而米森伯克的發現也讓他留下深刻的印象。

莫斯的一項研究首次證明了外部施加的噪音,能透過隨機共振發揮作用。他用匙吻鱘做實驗,這種魚會利用鼻子裡的電感應器偵測浮游生物(牠們的自然獵物)發出的微弱電子訊號,以此尋找食物。莫斯把一隻匙吻鱘放入一個含有浮游生物的水箱裡,並附上兩個會以隨機變化的電場形式產生噪音的電極。當他測量噪音的影響時,發現有個中間振幅可讓魚獵食的成功率顯著增加。

匙吻鱘長長的鼻子內部有電感應器。圖/wikipedia

當噪音的水準是中等的時候,鱘魚會出現最佳表現,這是隨機共振的特徵之一:噪音太小,訊號沒有達到閥值;噪音太多的話,訊號又會被噪音淹沒。因此,噪音和益處之間的關係,像是一個顛倒的 U 形。

莫斯後來將注意力轉移到被稱為水蚤或魚蝨的小型水生甲殼類動物身上,牠們為生物體內會產生的隨機共振提供了另一個證據。

水蚤有種覓食特性。牠們在尋找食物時,會依循一系列跳躍、暫停、轉角和再跳的動作行動。用肉眼來看,轉角的變化看起來很隨機。

但莫斯不這麼認為。他和他同事拍攝了五個不同種類的水蚤,在淺水池裡找尋食物的影片,並測量了數百個轉角角度。當他們在繪製這些角度的頻率分布圖時,發現這些轉角並非全都是隨機的,因為有些轉角比其他角度更頻繁出現。這些轉角的整體分布,可用被稱為「噪音強度」的參數進行數學描述,這是我們測量噪音的隨機程度方法。

接著,他們使用不同的噪音強度,在電腦上模擬水蚤的覓食活動。結果發現,最成功的覓食策略,是利用他們在真正水蚤實驗中測量到的噪音強度水準。根據經典的倒 U 型隨機共振,較低或較高的噪音強度會降低覓食的成功率。雖然沒有人知道,水蚤究竟如何知道牠們該如何分配轉角,但莫斯的團隊認為,這就是隨機共振的一個實例,而這種隨機共振一定是在水蚤體內產生的,也許是在大腦之中。他認為,最佳的噪音強度必須是天擇的產物,因為採用這種強度的水蚤會發現更多食物,從而最大化其適應能力。

大腦製造的噪音真的是噪音嗎?

然而,生物系統會利用體內產生的噪音,這樣的想法仍然有問題。其中一個大問題是,果蠅的局部神經元所製造的噪音,是真正的噪音嗎?南加州大學洛杉磯分校的電氣工程師巴特.柯斯可 (Bart Kosko) ,是2006年出版的《噪音》一書作者,他說他不相信是這樣的。

噪音有嚴格的數學定義;而在複雜的生物系統中,看起來像噪音的東西,往往被證明是從別處跑出來的訊號。柯斯可說:「我們要做的是把那種『噪音』源拿來,並說明它們具有噪音在統計上的痕跡。如果不是真正的噪音,那麼根據定義,就不會有隨機共鳴。」

紐約大學的神經科學家捷爾吉.布茲薩奇 (György Buzsáki) 更進一步認為,如果大腦中有某些東西可以讓微弱訊號增長到閥值,那東西不太可能是噪音。「製造噪音可是一件非常耗費成本的事,」他說,「一個好的系統,比如我們預設的大腦,可是負擔不起這個成本。」

製造噪音對大腦來說是一件非常耗費成本的事。圖/pixabay

布茲薩奇同意米森伯克的觀點,認為那可能是一種類似噪音的訊號,可以用來調節哺乳動物的大腦活動,但沒必要引起專門製造噪音的迴路;相反地,他點出腦部會產生的自發性神經活動 。

神經元有兩種類型的活動,分別是自發和誘發。自發性活動不需要外部刺激即可獨立發生,而誘發性活動則是對外部刺激所產生的反應。神經科學家對自發性活動很有興趣,因為它能讓人腦產生更高的心智活動。自發性活動可以在神經元網絡上傳播,而神經同步發射的暫態期約為每秒四十個尖波。有人認為,所謂的伽馬波就是一種結合不同認知過程的方法,藉此產生感知。

布茲薩奇說,微弱傳入的訊號可以搭在這些自發性的活動波上,藉此提升到閥值以上。這是一種提高微弱訊號的更省成本方法,因為自發性活動消耗的能量很少。

當然,這兩種可能性之間有個關鍵的相似處,就是兩者都是有一個訊號推動另一個訊號超過閥值。「它們的原理是一樣的,」米森伯克說。但是,對於瞭解大腦的基本運作,以及為了讓我們在未來可能利用隨機噪音和感官輔助器(例如視網膜植入物)的隨機共振現象來說,這些細節很重要。

我們必須多等待一些時間,才能瞭解天擇創造出的大腦,是否內建了一個隨機的噪音產生器,或是大腦只能借用其他神經訊號當作噪音。無論是哪種方式,果蠅的大腦似乎都不能在沒有任何震動之下運作,所以我們的大腦可能也在震動。

 

 

本文選自泛科學2018年7月選書《偶然的科學:好運、隨機及機率背後的秘密》,八旗文化。

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你認為閱讀只需要用眼嗎?先聽懂,才能讀懂!
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2022/08/27 ・3967字 ・閱讀時間約 8 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 文/雅文基金會聽語科學研究中心研究員 詹益智
人類大腦最初演化的目的是為了聆聽口說語言。圖/EXECUTIVEMIND

人類習得語言的順序:先學會聽才能學會讀

於 2016 年上映的電影「寒戰 II」中,由梁家輝飾演的李文彬有一句經典的台詞

「沒有學會走,先學跑,從來不是問題,但先問一問自己是不是天才。如果不是,就要一步步來[1]。」

這就好似使用口語溝通者語言發展的歷程,除非你是天選之人,有過人的天份,否則通常會依聽、說、讀、寫的順序習得語言[2],這樣的順序透露了一個重要的訊息,即閱讀的學習應奠基於聽理解力。為何語言習得的順序是先聽再讀呢?從人類大腦的演化的足跡便可略知一二。除非特別說明,以下皆以使用口語者為主要談論對象。

人類大腦最初演化的目的是為了習得口說語言(後簡稱口語)[3],而是習得口語的最佳媒介。在幾十萬年前口語就已出現[4],而書面語則約在五千年前才誕生[5],因此人類祖先在開始透過文字溝通之前,早已有了數萬年的口語交流經驗。我們可以發現,使用口語溝通的兒童一出生便自然地開始聆聽口語,接著才是學會閱讀,這並非是巧合,而可能是大腦演化之下的產物。

閱讀不只是認字這麼簡單,還需要良好的聽理解力

談到閱讀,許多人的第一印象就只是閱讀文字,但僅只如此嗎?閱讀文字其實只是閱讀過程中最基本、最初階的的技能。兒童在學習閱讀的過程中,無不從識字開始,透過記憶字形、拼讀注音、部首或聲旁線索認讀文字,但即便能將文本所有的文字唸出,也不代表能理解文本背後的涵意,癥結在於是否能將唸出的文本賦予應有的意義,才可達到閱讀理解的目的[6]

兒童在早期學讀的過程中,所接觸文本的難度大多低於其口語理解的水準,因此其閱讀理解主要受到識字能力的限制[7],到了晚期透過閱讀來學習的階段,兒童的識字能力會因多次的練習而趨近自動化,也就是一眼便能提取文字的語音;此時,他們所接觸文本在內容與結構上也會變得更加困難與複雜,單憑識字能力,並不足以讓他們理解全文,而聽理解力,才是決定其閱讀成效的因素之一 [7]。

早期「學習閱讀階段」的文本內容相對容易,閱讀理解主要受識字能力的影響,晚期「透過閱讀學習階段」的文本內容相對困難,閱讀理解主要受聽理解力的影響。圖/筆者製圖 & TheSchoolRun

一般而言,聆聽口語可幫助一個人建構閱讀時所需的語言基礎,例如詞彙與句法[8],換言之,聽理解力可能會影響語言知識的習得,進而左右閱讀的表現。研究指出聽理解力對於閱讀理解的影響會隨著兒童年紀漸長而有所增加[9]。最終,聽理解力甚至可以完全預測其閱讀理解[10]

語言知識是閱讀發展的關鍵

你可能會質疑聾人朋友沒有聽力也可閱讀,原因在於他們仍可透過手語或讀唇的方式獲取語言知識。沒錯,語言知識便是其中的關鍵!有許多具有殘存聽力的兒童,因聽經驗較為缺乏而需要花更多時間奠定語言根基,相對於典型聽力的兒童,也較易有閱讀發展遲緩的現象[11]。有些研究甚至發現,聽損兒童的閱讀能力到了國小四年級時就停滯不前[12],顯見聽力對使用口語為主要溝通者閱讀發展的重要性。

聽理解力可用以區分不同類型的閱讀障礙

在臨床上,閱讀理解困難可分為三大類:失讀症(dyslexia),即有識字困難但保有完好的聽理解力;理解困難(poor comprehender),即有足夠的識字能力,但聽理解力有缺陷;廣泛性閱讀障礙(garden variety poor reader),即識字與聽理解力皆低落[7]。由此可見,聽理解力在閱讀理解上扮演著決定性的角色。

聆聽和閱讀都會在內心產生感官意象

聽理解力不單只是透過聽去理解口語中的詞彙與句法,良好的聽理解力還牽涉到是否能將這些語言及背景知識整合成一個心理模型(Mental Model)[13],也就是能在內心中,將人、事、時、地、物具像化,以幫助理解。舉例來說,你將和朋友去參加一場美食盛宴,你可能會在腦海中勾勒出當天會場的樣貌、會出席的要角、即將發生的事、食物的滋味、美妙的音樂等。

在聆聽言談與閱讀文本時,皆會觸發這種感官意象的形成[7]。因此聽理解力與閱讀理解其實同出一轍。換句話說,聽理解力和閱讀理解其實共用了相同的心理處理機制,只不過聽理解力並未涉及文字解碼的歷程。

閱讀時,內心也會聽到「聲音」

聽理解力對閱讀的影響也可從「默讀」(subvocalization or silent reading)的觀點來談。所謂「默讀」指的是在閱讀時,心中將文字唸出聲音,這是典型聽力者閱讀時的自然過程,它有助於大腦理解與記憶所讀過的內容,從而能夠減少認知負荷,並將剩餘的認知資源用在高層次的語言理解[14]

既是唸出「聲音」,自然就會牽涉到聽理解力,若是聽經驗不足,即便將文字唸出,對讀者而言只不過是一連串無意義的語音符號,因而也就無法達到閱讀理解的目的。

聆聽與閱讀同篇文章時,相同的大腦區塊都被激活了

這些透過顏色編碼的 3D 大腦地圖顯示了大腦在聽聆聽(頂部)和閱讀(底部)同一篇故事時,語意處理的過程基本相同。圖/Fatma Deniz University of California, Berkeley

一群加州大學柏克萊分校的腦神經學家 Deniz 等人[15],在《神經科學雜誌》(Journal of Neuroscience)上,發表了一篇有關大腦處理聽力與閱讀的論文,他們利用功能性磁振造影(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)技術,記錄一群成人受試者在閱讀和聆聽同一篇故事時,大腦活動的狀況,並根據結果繪製3D大腦互動式地圖(interactive map ,這個網頁可以讓你體驗 3D 大腦互動式地圖)。

這個地圖以不同的顏色標示大腦活動的區塊。研究人員不但發現聆聽和閱讀同一時詞彙時,相同的大腦區塊會被激活外,更發現不同類別的詞彙所激活的大腦區塊也有所不同。例如,與數字相關的單詞會激活一個區塊,而與時間​​相關的單詞則會激活另一個區塊。

也就是說,無論透過聆聽或是閱讀相同的文本,這兩種處理語意訊息的方式都是類似的,這也證實了聆聽與閱讀間緊密不可分割的關係。研究人員也提到了未來對於閱讀理解有障礙的兒童或許可以透過聆聽有聲書的方式來改善他們的閱讀理解力。

如何透過「聽」來提升閱讀理解?

TEDxTaipei 是個可用來訓練聽理解力的平台。圖/TEDxTaipei

既然聽與閱讀間的關係來自於語言理解,訓練聽力來提升語言理解進而促進閱讀能力應是可行的方法,那麼應該要怎麼透過聽來提升閱讀理解力呢?平時我們可以利用手機或電腦的 TEDxTaipei 平台聆聽不同主題的演說,並利用四種實證策略來聆聽[16]

1.預測(prediction)

在聆聽演講時,可試著預測講者後續要說的內容,因為對內容的理解有很大程度取決於我們所聽到的是否與預期的一樣,如與期待不符,則可能會產生誤解。相反地,如果我們能準確地預測接下來的內容,聆聽便會變得更有效率。

2.釐清(clarification)

除了預測外,釐清自己是否能理解所聽到的內容,也是聆聽中重要的一環。有時我們可能會發現講者使用了一些艱澀難懂的專有名詞或概念,此時不妨按下暫停鍵,稍微 Google 一下,找出相關的解釋,如此不但可豐富自己的背景知識,更有助內容的理解。若我們對不懂之處置之不理,就無法順利地理解演說的內容。

3.提問(questioning)

有目的的去聽一場演講比漫無目的聆更可使聽者對演說的內容產生共鳴,而自我提問便可以達到這樣的目的。自我提問的策略可在演講的任何時刻皆可使用,例如在演講前使用,便能將背景知識帶入自己的意識中,而有助內容的理解。在演講中使用,可以促使自己更專注的聆聽,因為在某種程度上,也是與內容作交流。若在演講後使用,則可訓練自己的批判性思維。

4.摘要(summary)

聽完一場演講後,試著用自己的話重述一遍講者的內容,但需將焦點放在講者主要闡述的想法是甚麼?有哪些細節可以支持這些想法?哪些訊息是不相關或非必要的?對演講的內容做摘要不但可幫助自己更積極且專注地聆聽,也可訓練自己整合訊息的能力,並對內容也會留下更深刻的印象。

閱讀若想要達到「讀你千遍也不厭倦」的境界,或許可從訓練自己的聽理解力開始,當建立起閱讀所需的語言與背景知識的基礎後,就不會產生「讀你一遍都感厭倦」的無奈感囉!

參考資料

  1. 寒戰II
  2. Pawarbrother21. (2022, February 11). Language skills- Listening, Speaking, Reading, Writing. 
  3. Victor. (2021, March 15). Three reasons listening is the most important skill to tackle first. 
  4. Scerri, E. M., Thomas, M. G., Manica, A., Gunz, P., Stock, J. T., Stringer, C., … & Chikhi, L. (2018). Did our species evolve in subdivided populations across Africa, and why does it matter?. Trends in Ecology & Evolution33(8), 582-594.
  5. Gelb, I. J. (n.d.). Sumerian language
  6. Hoover, W. A., & Gough, P. B. (1990). The simple view of reading. Reading and Writing2(2), 127-160.
  7. Hogan, T. P., Adlof, S. M., & Alonzo, C. N. (2014). On the importance of listening comprehension. International Journal of Speech-Language Pathology16(3), 199-207.
  8. Hogan, T. P., Bridges, M. S., Justice, L., M., & Cain, K. (2011). Increasing higher level language skills to improve reading comprehension. Focus on Exceptional Children, 44(3), 1-19.
  9. Catts, H. W., Hogan, T. P., & Adlof, S. M. (2005). Developmental changes in reading and reading disabilities. In The connections between language and reading disabilities (pp. 38-51). Psychology Press.
  10. Adlof, S. M., Catts, H. W., & Little, T. D. (2006). Should the simple view of reading include a fluency component?. Reading and Writing19(9), 933-958.
  11. Harris, M., Terlektsi, E., & Kyle, F. E. (2017). Literacy outcomes for deaf and hard of hearing primary school children: A cohort comparison study. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 60, 701–711
  12. Traxler, C. B. (2000). The Stanford Achievement Test, 9th edition: National norming and performance standards for deaf and hard-of-hearing students. Journal of Deaf Studies and Deaf Education, 5, 337–348.
  13. Kintsch, W., & Kintsch, E. (2005). Comprehension. In S. G. Paris & S. A. Stahl (Eds.), Current issues in reading comprehension and assessment (pp. 71-92). Mahwah, NJ: Erlbaum.
  14. Erickson, K. (2003). Reading comprehension in AAC. The ASHA Leader, 8(12), 6-9.
  15. Deniz, F., Nunez-Elizalde, A. O., Huth, A. G., & Gallant, J. L. (2019). The representation of semantic information across human cerebral cortex during listening versus reading is invariant to stimulus modality. Journal of Neuroscience39(39), 7722-7736.
  16. Aarnoutse, C., Brand-Gruwel, S., & Oduber, R. (1997). Improving reading comprehension strategies through listening. Educational Studies23(2), 209-227.
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雅文兒童聽語文教基金會_96
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「選擇困難症」看這裡!學會召開大腦會議,讓你的腦內人格不打架!──《全腦人生》
天下文化_96
・2022/08/23 ・1937字 ・閱讀時間約 4 分鐘

編按:《全腦人生》作者吉兒.泰勒(Jill Bolte Taylor)擁有「腦科學家」和「嚴重中風的康復者」雙重身分,她根據心理學和神經解剖學,用擬人化的方式,將大腦區分為四個人格區域:

 一號人格(左腦的規律思考區)
 二號人格(左腦的負向情緒區)
 三號人格(右腦的樂天情懷區)
 四號人格(右腦的開闊思維區)

前文提過,四大人格是腦半球細胞、迴路、思考及情緒組織功能模組的天然副產物,但這在你的日常生活有何意義?請想想,有哪一天你的內在沒感到衝突?兩個腦半球重視的事物迥然有異,是故,心想著東,腦袋卻說著西,基本上就是大腦不同部位起了爭執。

Five personified emotions (from left to right: Fear, Anger, Joy, Sadness, and Disgust) standing together, surrounded by multicolored polka dots.
我們的大腦,真的可以像腦筋急轉彎(Inside Out)這部動畫一樣,分成不同的人格嗎?圖/wikipedia

例如,左腦掌管思考的一號人格,依其價值觀,可能這樣想:「新工作薪水較高,明顯是升官,但要去新城市,我該接下嗎?」右腦掌管思考的四號人格,卻可能這樣想:「目前的工作可以讓孩子待在熟悉的學校環境,和親友維繫感情,我該繼續做這份工作嗎?」

同理,左腦掌管情緒的二號人格可能這樣想:「這人傷得我好深,我只想討回公道,也想狠狠傷害他。」右腦掌管情緒的三號人格則是:「我就從遠處表達我的關愛,盡可能遠離對方,並創造我需要的空間和時間,這樣心靈的傷才可能癒合,帶著尊嚴,往前邁進。」

若遇到上述情境,要是我們能了解是哪個人格出現在對話中,驅動因子是什麼,就能讓我們有意識的做出選擇:要成為什麼樣的人,以及,要怎麼才能成為那樣的人。

了解彼此,共同合作,才能產生最大的效益

你愈來愈會辨識自己的四大人格,學會欣賞、重視各人格的技能組合,就得以更有意識的做出選擇。

不過,只是了解這些人格還不夠,最終目標是讓這些人格彼此熟悉,足以打造健康的互動關係;四大人格將集為一體,善用你所有天生才華,齊心並進。

不管是賽場上的球隊,還是職場上的同事,任何情況下,團隊成員都會集合開會,評估情勢,制定策略。你的大腦團隊則由四大人格組成,隨時都可開會,分析你人生的情勢,共同決定下一個情境中想當什麼人、要怎麼達到目的。

團隊合作很重要,要是你的大腦不合作,想想看會發生甚麼事?圖/elements.envato

本書第二部除了仔細審視四大人格,還將說明大腦會議(Brain Huddle)的五大步驟,目的是要:有意識的暫停思緒,召喚四大人格進入我們的意識,接著以團隊之力,思量最好的下一步。

我鼓勵各位平常沒事就多練習召開大腦會議,以便大腦快捷有效的制定重大決策。如果你願意在日常承平時期訓練四大人格攜手合作,兵荒馬亂之時,就能收穫極大助益。

召開大腦會議的 SOP

在此,我們先快速預覽大腦會議的五大步驟:

  • 呼吸(Breathe),深吸一口氣,再慢慢吐氣。你可按下暫停鍵,中斷情緒反應,心思全放在當下時刻,著重於你自身。
  • 體認(Recognize)當下時刻是哪個人格的迴路在運轉。
  • 欣賞(Appreciate)自己當下展現出的人格,感激這四大人格隨時伴我左右。
  • 探問(Inquire)內在,邀請四大人格來開會,如此才能集合眾力,有意識的規劃下一步。
  • 釐清(Navigate)新的現狀,享受四大人格發揮最佳實力的成果。

此時你應會發現,大腦會議五大步驟的英文首字母,組合起來即為大腦的英文 BRAIN,對此,我當然洋洋得意,覺得取了個好名。

更重要的是,目標相當明確:你能因此快速記起這些步驟,並立即應用,尤其壓力升高而二號人格壓力迴路超速運作之時,焦慮或恐懼的化學物質湧入血流,淹沒迴路,你根本無法思考。

但是 BRAIN 這縮寫可以如霓虹燈般閃耀,指引你召集大腦團隊合作,找到返回右腦平靜之路。

召開大腦會議,能助我們有意識且刻意的召來四大人格,加入對話,這過程強而有力,大大賦予力量。我們有能力中斷情緒反應的自動迴路,有意識的選擇當下要由哪個人格主導。

知道自己的四大人格,且有能力分辨他人的四大人格,有助我們更自然而然的以全腦互動。我們真的有能力打造健康關係、修補彼此的關係。

——本文摘自《全腦人生:讓大腦的四大人格合作無間,當個最棒的自己》,2022 年 8 月,天下文化,未經同意請勿轉載。

天下文化_96
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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。

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COVID 為何會影響嗅味覺已有結論?還可以治療嗎?
Aaron H._96
・2022/06/27 ・1674字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

COVID 疫情發展至今已經將近三年,在疫情之初,「嗅味覺」受到影響、甚至失去嗅味覺,是感染 COVID的常見症狀之一,甚至有將近半數的確診者都有程度不一的症狀。失去嗅味覺的持續時間不一,根據追蹤研究,有將近 46% 的確診者在確診一年後,依舊有嗅覺障礙的症狀,其中有將近7%的感染者甚至完全失去嗅覺能力。

有將近 46% 的確診者在確診一年後,仍有嗅覺障礙的症狀。 圖/envato

為了給予正確的治療,科學家開始提出為何確診者會失去嗅味覺的幾項假說:

假說一:鼻腔中支持細胞受影響,氣味受體減少

在疫情初期,研究1認為 SARS-CoV-2 病毒會直接攻擊嗅球上的嗅覺神經元,或是間接攻擊鼻黏膜上的支持細胞(sustentacular cells),使得嗅味覺受到影響。研究人員分離了容易受到 SARS-CoV-2 攻擊的細胞所攜帶的蛋白質,發現可能與帶有 ACE2 或是 TMPRSS2 的基因有關。嗅覺神經元周邊的支持細胞、幹細胞和血管周邊細胞上都表現了 ACE2 的受體蛋白,很有可能會受到 SARS-CoV-2 的攻擊,而影響化學受器的正常運作。

紐約哥倫比亞大學的生物學家 Stavros Lomvardas 更延伸了這個想法2。研究團隊解剖了過世的確診者與實驗鼠的鼻腔,利用 UMAP 進行單細胞定序分析結果發現,雖然嗅球上的嗅覺神經元數量看起來未減少,但細胞核的染色體排列受到攪亂,導致鼻黏膜上用來偵測氣味的化學受器,卻比一般未確診者要來的少的很多。

確診者的嗅球上的嗅覺神經元數量看起來未減少,但細胞核的染色體排列受到攪亂,導致鼻黏膜上用來偵測氣味的化學受器變少。
圖/envato

假說二:UGT2A1、UGT2A2 出現基因突變3

這個假說想解釋的是為什麼有部分確診者「嗅覺喪失」的持續時間,比其他的確診康復者還要長久。

研究調查了 69841 名嗅味覺受到影響的確診者,發現 UGT2A1、UGT2A2 這兩對基因,似乎在確診後可能出現點突變,影響這兩對基因的表現,使嗅覺上皮代謝氣味分子的能力受到影響,進而改變嗅味覺。

假說三:大腦嗅覺皮質部分受損,導致嗅味覺受到影響4

此研究調查了英國生物資料庫中,785 名 51 歲到 81 歲的受試者的腦部 MRI 掃描,其中有 401 位受試者在前後兩次腦部掃描期間感染 COVID。

研究人員發現腦部有三大變化:大腦嗅覺皮質和海馬旁回的灰質厚度和組織密度都明顯減少、初級嗅覺皮質有組織受損、有部分的感染者甚至出現大腦整體萎縮的現象。這三大現象,可能會降低嗅覺上皮偵測氣味分子的能力,因此影響大腦接受嗅味覺刺激的能力。

通過腦部掃描,發現確診者的腦部有所損傷,這可能也是導致嗅味覺失常的原因。 圖/envato

嗅味覺喪失可能的治療?

由於嗅味覺本來就是相當容易受到干擾的特殊感覺,目前還沒有完善的藥物治療方式,例如給予鼻噴劑型的類固醇、注射 PRP 的效果也不佳。因此有許多餐飲界的企業,紛紛想要參與嗅覺刺激的研究。

倫敦大學感官中心(Centre for the study of the Senses)的 Barry Smith 教授,試圖與餐廚界合作,用口感結合氣味的訓練方式,刺激患者的大腦,增強對嗅覺的敏感度。英國生鮮箱新創 Gousto 與慈善機構 AbSent 合作推出「Flavour Saviour」,結合了四種嗅覺訓練用的嗅瓶以及醬料包。試著讓失去味嗅覺的確診者,回想起自己熟悉的味道,希望能藉此強化味道與記憶的連結5

參考文獻:

1. Non-neuronal expression of SARS-CoV-2 entry genes in the olfactory system suggests mechanisms underlying COVID-19-associated anosmia. Science advances, 6(31), eabc5801. https://doi.org/10.1126/sciadv.abc5801

2. Non-cell-autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19-induced anosmia. Cell, 185(6), 1052–1064.e12. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.01.024

3. The UGT2A1/UGT2A2 locus is associated with COVID-19-related loss of smell or taste. Nature genetics, 54(2), 121–124. https://doi.org/10.1038/s41588-021-00986-w

4. SARS-CoV-2 is associated with changes in brain structure in UK Biobank. Nature, 604(7907), 697–707. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04569-5

5. https://flavour-saviour.co.uk/

Aaron H._96
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非典型醫學人,既寫作也翻譯,長期沉迷醫療與科技領域。