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老是在瞎忙?專注力不足是怎麼ㄧ回事?── 《精準用腦》

PanSci_96
・2018/07/07 ・2121字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

工作出錯的四大原因

一般認為工作上會出錯,與各式各樣的原因有關,但我用腦科學的方式分析很多事項之後發現,正如本書一開頭所說的一樣,出錯的原因僅僅只有 4 個,就是「專注力不足」、「工作記憶不足」、「大腦疲勞」、「大腦老化」。沒有完全與這 4 大原因無關的出錯情況。也就是說,只要針對原因徹底對症下藥,讓出錯的情況完全歸零也不是不可能的事。

圖/楓書坊文化出版社提供

只要根據腦科學的知識,就能防止注意力渙散出錯的原因之一 ──「注意力、專注力不集中」。

專注力不足是怎麼ㄧ回事?

出錯必定與不注意有關。

首先,「出錯」到底是什麼呢?試著查了一下辭典,上面寫的是:因為不注意而產生的錯誤行動、過失。整整花了一個小時才找出的結論,就算以結果來說是「弄錯了」,一般也不會說那是「出錯」。出錯指的是—狀態極佳的自己,絕不會犯下的過失或敗筆。另外,正如「不小心出錯」、「不注意出錯」、「大意出錯」這些說法一樣,出錯與不注意可說是有密不可分的關係。

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「欸?我剛剛要做什麼來著?」上一秒被交辦任務,下一秒卻馬上忘記任務內容,你曾經發生這樣的冏事嗎? 圖/lukasbieri @Pixabay

所謂注意力渙散的狀態,換句話說就是專注力不夠的狀態。因此,出錯的主要原因可說是「注意力、專注力不集中」。市面上有很多「讓人不再出錯的書」,那些書幾乎都是把焦點放在如何解決「注意、專注力不集中」的問題,介紹的解決方式,幾乎都是「確認」、「檢查」、「整理」、「收拾」這類的內容。

本書是用腦科學的方式切入。然後,針對「注意力、專注力不集中」說明根本解決的方法,像是根據大腦的機制,防止注意力、專注力不集中;提高注意力與專注力;察覺自己注意力、專注力不集中的方法;為了能在注意力、專注力集中的狀態下工作的具體辦法等等。

那麼,為什麼會不集中呢?讓我們使用各種觀點,包括腦科學的觀點來試著分析。

(1)一天的節奏

所謂的注意力,有早上最高,隨著時間經過,到了下午、晚上就越來越低的傾向。另外,越是繁忙的工作,越使用大腦,注意力越不集中,那可以說是「疲勞」吧!而因為疲勞所造成的專注力不足,可以藉由「休息、休憩」,某種程度地恢復。注意力有節奏或波段起伏,不要違背這節奏或波段起伏,只要順應節奏,隨著波段起伏,就能避免出錯,有效率地工作。正因為如此,所以「容易出錯的工作」要在注意力集中的時間執行。光是這樣,就能大幅減少出錯的機率。

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(2)慢性疲勞、壓力

如果你這幾個禮拜都一直忙著工作,每天不到晚上 11 點就沒辦法回家,這樣的情況一直持續時,就會累積慢性疲勞,陷入注意力一直無法集中的狀態。特別是大腦陷入慢性疲勞的狀態,稱為「大腦疲勞」。這種狀態大多是因為精神上的壓力,位於腎臟正上方的腎上腺皮質,其所分泌的壓力荷爾蒙(皮質醇)也許已經增加了。一旦皮質醇增加,就會使得注意力不足的情況更嚴重。

為了防止慢性疲勞或壓力,重要的是讓自己更敏銳一點,趁還沒有太過嚴重之前就先發現「自己累了」這件事,處理造成壓力的原因。必須儘早研究對策,確實整頓壓力。

(3)額葉、去甲腎上腺素

據說注意力、專注力與額葉、腦幹等大腦的數個部位有關聯,但其中額葉的「前額葉區」是負責管控注意力、專注力。若是額葉的血流不足,注意力、專注力就會渙散。例如,若是因為車禍等意外,使得額葉受到損傷,就會引發「注意障礙」,變得無法維持注意力。另外,腦內物質是從大腦向身體各處傳達指令的分子語言,如果從這腦內物質的觀點來看,「去甲腎上腺素」與注意力、專注力有很深的關係。去甲腎上腺素低落,注意力、專注力也會跟著下降。慢性壓力或大腦疲勞會使去甲腎上腺素減少,而罹患「憂鬱症」的大腦內部,這種去甲腎上腺素則是陷入枯竭的狀態。從憂鬱症的初期開始,去甲腎上腺素不足的情況就逐漸變嚴重,出現「不小心出錯」的情況增加的症狀。

為了防止這些情況發生,必須在快要生病,也就是大腦疲勞的階段就加以應對。重要的是,要儘早消除造成壓力的原因。

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布羅德曼大腦分區系統圖。其中 8、9、10、11、12、45、46、47 都屬於前額葉區。 圖/wikipedia

(4)工作記憶不足

工作記憶(作業記憶)可說是大腦的作業區域。工作記憶不足,大腦的作業區就會減少,因此也會經常出錯或是發生一時想不起來的情況。同時注意力、專注力也會低落。

(5)大腦老化

隨著年紀增加,「猛然想不起來」的情況也越多,像是忘記要做什麼事,或是想不起別人的名字等等,有些人甚至會覺得「自己好像快要失智了」。

年紀越大,注意力、專注力也會越來越低。應該有很多人都認為,無法阻止因為老化而出現的改變,但是透過適當的訓練鍛鍊大腦,就算是過了 60、70 歲,大腦也可以維持生龍活虎的狀態。

 

本文節錄自《精準用腦──提升大腦效能、杜絕失誤的科學開光術》,楓書坊文化出版社,2018 年 7 月。

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人體吸收新突破:SEDDS 的魔力
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/05/03 ・1194字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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本文由 紐崔萊 委託,泛科學企劃執行。 

營養品的吸收率如何?

藥物和營養補充品,似乎每天都在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。但你有沒有想過,這些關鍵分子,可能無法全部被人體吸收?那該怎麼辦呢?答案或許就在於吸收率!讓我們一起來揭開這個謎團吧!

你吃下去的營養品,可以有效地被吸收嗎?圖/envato

當我們吞下一顆膠囊時,這個小小的丸子就開始了一場奇妙的旅程。從口進入消化道,與胃液混合,然後被推送到小腸,最後透過腸道被吸收進入血液。這個過程看似簡單,但其實充滿了挑戰。

首先,我們要面對的挑戰是藥物的溶解度。有些成分很難在水中溶解,這意味著它們在進入人體後可能無法被有效吸收。特別是對於脂溶性成分,它們需要透過油脂的介入才能被吸收,而這個過程相對複雜,吸收率也較低。

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你有聽過「藥物遞送系統」嗎?

為了解決這個問題,科學家們開發了許多藥物遞送系統,其中最引人注目的就是自乳化藥物遞送系統(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems,簡稱 SEDDS),也被稱作吸收提升科技。這項科技的核心概念是利用遞送系統中的油脂、界面活性劑和輔助界面活性劑,讓藥物與營養補充品一進到腸道,就形成微細的乳糜微粒,從而提高藥物的吸收率。

自乳化藥物遞送系統,也被稱作吸收提升科技。 圖/envato

還有一點,這些經過 SEDDS 科技處理過的脂溶性藥物,在腸道中形成乳糜微粒之後,會經由腸道的淋巴系統吸收,因此可以繞過肝臟的首渡效應,減少損耗,同時保留了更多的藥物活性。這使得原本難以吸收的藥物,如用於愛滋病或新冠病毒療程的抗反轉錄病毒藥利托那韋(Ritonavir),以及緩解心絞痛的硝苯地平(Nifedipine),能夠更有效地發揮作用。

除了在藥物治療中的應用,SEDDS 科技還廣泛運用於營養補充品領域。許多脂溶性營養素,如維生素 A、D、E、K 和魚油中的 EPA、DHA,都可以通過 SEDDS 科技提高其吸收效率,從而更好地滿足人體的營養需求。

隨著科技的進步,藥品能打破過往的限制,發揮更大的療效,也就相當於有更高的 CP 值。SEDDS 科技的出現,便是增加藥物和營養補充品吸收率的解決方案之一。未來,隨著科學科技的不斷進步,相信會有更多藥物遞送系統 DDS(Drug Delivery System)問世,為人類健康帶來更多的好處。

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在連接體迷宮尋找生命意義——專訪 2023 Taiwan 顯微攝影競賽銀獎得主劉柏亨
顯微觀點_96
・2024/04/29 ・4856字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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本文轉載自顯微觀點

擴張顯微術、免疫螢光標記搭配雷射共軛焦顯微鏡,果蠅腦部緻密的多巴胺神經網路展開在我們眼前。初看猶如璀璨星雲,接近端詳就能發現神經束繁複清晰,聯繫著綻放光芒的神經元,猶如從太空站觀看的都會夜景。

這張精彩的作品「Wiring the Brain」,是以果蠅大腦探索連接體學,尋找腦部運作奧秘的路線圖之一,由清華大學腦科學中心的博士生劉柏亨拍攝。獲得 2023 Taiwan 顯微攝影競賽銀獎,不僅是劉柏亨在追求科學真相途中的額外收穫,也是他對自己多元興趣的重要實踐。

從材料工程到腦神經 追求變化的躍動旅程

大學時主修材料科學的劉柏亨,從「自修復材料」開始,研究興趣逐漸從工程領域轉向仿生(Bio-inspired)科技。他的碩士班題目是以生物晶片模仿心臟,作為藥物篩選平台。對他自己和指導教授都是嶄新的題目。

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清大腦科學中心是劉柏亨建立神經生物學知識與系統性思考的地方
清大腦科學中心是劉柏亨建立神經生物學知識與系統性思考模式的殿堂,也是每天磨練科學技藝的工作坊。 攝影:楊雅棠

「我是個很好動的人,因此選擇了一個全天都在活動的器官。」

——劉柏亨說,當時雖有學長研究細胞遷移,但對他來說還不夠「動感」,因此選擇團隊中沒有先例的心臟作為研發目標。

以仿生材料模擬心臟的過程中,劉柏亨意識到,「我對細胞、組織的基本原理還不夠了解,容易以工程師的觀念模擬心臟特性,有時會違反真實、整體的生理學。」他因此萌生了建立生醫知識基礎的求知慾。

劉柏亨想要挑戰更複雜的器官,進入江安世院士領導的清華大學腦科學研究中心攻讀博士,將短期具體研究目標放在「腦神經的影像化」,長期的探索方向則是「系統性地理解『生命現象』」。

電子顯微鏡下的果蠅
電子顯微鏡下的果蠅。果蠅的基因與人類同源性高,遺傳工程易於操作,並能呈現複雜多樣的行為,是研究腦科學的關鍵模式生物。Courtesy of Wellcome Collection.

無畏複雜 以系統視野理解生命

劉柏亨說明,上一階段的生命科學著重精準分析特定分子的功能,逐步研究細胞生理的單一面向。但人體不只由數種分子或細胞組成,而是上兆個細胞形成群體、互相影響,才展現出人類個體的生命表現。

系統生物學(Systems Biology)觀念,整合地理解人類生命,是劉柏亨著迷的目標。他說,因為分子與細胞生物學研究充分累積,現今的生醫知識基礎與技術成熟,已形成科學家投入系統生物學的良好時機。

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其中最吸引他的,是呈現腦神經系統的「連接體(Connectome)」及探究其整體運作的「連接體學(Connectomics)」。

連接體學是探究精神官能症狀、神經性疼痛、認知退化等腦部相關疾病的最新路徑。解碼線蟲、果蠅等模式生物較為簡單的神經連接體,將能推動對人類腦部運作方式的理解,也是神經生物學與醫學的關鍵方向。

系統生物學重視聯繫與整合的思維,不僅是劉柏亨追求知識的途徑,也延伸了他對生物學專業與社會的觀點。

這位接連跨足不同領域的博士生說,擷取腦神經影像的程序從前端的生物材料製備,到後端影像系統的工程科技都不可或缺,不是一個人的專業能力能夠包辦。

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他因此體悟,每張顯微影像都結合多種專業,而生物學的每一步進展也是不同領域科學家努力的整體成果,並非一個天才在單一領域獨力鑽研而成。

「許多不同的神經細胞彼此透過突觸聯繫彼此,建構出有神奇功能的腦。就像是人與人建立連結,建構社群與社會。」

——劉柏亨在頒獎典禮現場如此介紹自己獲獎的顯微影像。
果蠅腦連接體
果蠅幼蟲腦連接體的全腦圖譜,終於在 2023 年上旬由霍華.休斯醫學研究所、約翰.霍普金斯大學與劍橋大學的團隊合作完成。加入線蟲、海鞘幼蟲(Ciona intestinalis larva)、沙蠶幼蟲(Platynereis dumerilii larva)等生物的行列,達到突觸等級的完全連接體地圖。 Courtesy of Science

工程師的生物學 如調酒般逐步改良

這張螢光染色的果蠅腦神經多巴胺網路圖,輸出到超過人腦的截面積,依然清楚呈現星羅棋布的迴路與神經元。跨越繞射極限的清晰成像,要歸功於擴張顯微術(Expansion Microscopy)與劉柏亨逐步改良工法的耐心。

劉柏亨解釋,擴張顯微術中「分解」步驟對螢光訊號最為關鍵。蛋白酶能夠有效分解(digest)樣本的蛋白質骨架,讓樣本順利擴張,但是會犧牲不少螢光蛋白與解析度。

替代方法是以藥物促使蛋白質變性(denature)降低張力,維持螢光訊號強度,但是樣本擴張過程會有較多阻撓,導致結構變形。劉柏亨說,

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「結構變形,就不是原本要追求的東西,訊號再強也沒有用。」

劉柏亨與擴張後只有灰塵大小的果蠅腦樣本。
劉柏亨與擴張後依然只有灰塵大小的果蠅腦樣本。 攝影:楊雅棠

他笑稱自己「『像個工程師』地追求實驗最佳化,把兩種分解途徑混成雞尾酒,每一杯都稍微調整改良。」他調和兩種分解概念,嘗試不同藥劑濃度、工序、實驗溫度;或以生物素化(Biotinylation, 在樣本擴張前使用), 鍵擊化學(Click Chemistry, 在樣本擴張後使用)放大螢光訊號。

經過了近四十份的樣本製作與拍攝,終於得到滿意的影像。他敘述製作過程的語氣輕快,其實每一次擴張顯微術的製備與拍攝,都是漫長嚴謹的科學工作。

每一組樣本(大約十顆果蠅腦)的免疫螢光染色工期大約一週,擴張過程耗時三至四天;以轉盤式共軛焦顯微鏡拍攝單顆擴張的果蠅腦樣本,則需要 18 小時左右;接著要花上一整天,等待軟體拼接壓縮上萬張圖片。

獲獎的「Wiring the Brain」就是超過 10 萬張顯微照片的拼接疊合而成,包含將原本立體的影像透過專用軟體壓縮成平面。劉柏亨譬喻,「打開全新的 iPhone15 Pro,按住快門連拍直到記憶體滿載罷工,就是一張果蠅連接體影像需要的容量。」

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繁密的連接體影像,不僅讓劉柏亨在連接體學的迷宮中前進,也能滿足他對美感與藝術的追求。在實驗室外也是攝影愛好者的劉柏亨,本學期正在修習清大科技藝術研究所曹存慧老師的生物藝術課程。

藝術家的生物學實驗室:向外延伸感官 向內反思存在

劉柏亨興奮地分享,他正與組員規劃虛擬展覽「藝術家的生物學實驗室」,模擬一個身懷生物科技的藝術家,會如何規劃他的實驗室。

腦機介面、組織再生、基因工程,是三個劉柏亨想要優先呈現的技術。

從編輯 DNA,改變蛋白質,最後型態出現差異,基因工程是現代生物技術的基礎。組織再生可以展現生物體修復能力與生醫工程的可能性。腦機介面則是最直接觸及心智能力、感官範疇,也結合最多精密工程技術的領域。

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「這個藝術家本身帶有基因或感官的缺陷,試圖用生物科技延伸他的感官。參觀者能體驗生物科技延伸感官、改變身體的能力,並從中反思我們作為個體存在於環境中,與環境互動的關係。」

——劉柏亨解釋藝術計畫的初衷,一如對顯微技術的投入。
劉柏亨善於以日常生活譬喻科學知識。圖為20203顯微攝影競賽作品展覽現場
劉柏亨善於以日常生活譬喻科學知識。圖為 2023顯微攝影競賽作品展覽現場。攝影:林任遠

與藝術學院同學合作的過程中,劉柏亨發現組員們對生物學的知識足夠,較為不同的是,藝術領域的組員對於色彩組合或實驗操作,常常比科學領域的學生更加直覺,帶來浪漫的不確定性及意外的創造性。這種風格能與劉柏亨的藝術追求產生共鳴,但是科學研究必須要求精確,在浪漫與精確之間拿捏,也是他練習的目標。

另一方面,藝術學院的組員也常引導劉柏亨設計出更簡潔的生物學科普展示;或是透過討論,讓他想傳達的科學概念更具體明確。

使新奇成為日常元素 顯微鏡是好奇心泉源

從攝影、腦神經到生物藝術,劉柏亨喜歡讓心智保持活躍與好奇。他形容自己,「每天我都需要新的刺激,我喜歡讓學習新事物成為生活的常態。」他對顯微技術的投入,也是由碩士班期間的好奇心開啟。

當時的實驗室備有共軛焦顯微鏡,劉柏亨並不負責保養,也不須理解光路,但是好奇心驅使他向前來校正的工程師陳正義學習。劉柏亨說「正義哥算是我的顯微技術啟蒙老師,只要他出現在實驗室,我就會站在旁邊追問。」

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現在劉柏亨遇到超越既有能力的顯微技術問題,不僅會和團隊成員討論,也會向其他實驗室的技術人員,甚至教授求教。參與不同團隊合作架設光學系統的過程,讓他深入了解雷射共軛焦顯微技術的原理,並體驗以精密工程逐步實現理論。

劉柏亨認為,顯微技術不僅是延伸感官的工具,更提供理解周遭世界的全新方式。隨著理解方式改變,好奇心與探索的內在動力會源源不絕地湧出。

「顯微鏡其實是激起好奇心的動力引擎。」

——劉柏亨認為從日常生活進入微觀世界,最重要的回饋是對人內在的激勵,不只是外在的觀察。

從機器管家出發 追問生命的意義

對自己的研究目標轉換,劉柏亨說「心臟的細胞運作起來具有高協同性,像是訓練有素的樂儀隊。但腦神經的運作瞬息萬變,隨時變化,更像是社會中的人際連結。」儘管像是越級打怪,他仍想探索更複雜的生命系統。

說到自己對生物學的內在動機,劉柏亨回憶,「我一直記得電影《機器管家》(Bicentennial Man,1999 年上映)。透過機械工程組合無機的零件,可以模擬一個真實的人類,與人建立感情。其中一定需要對生命原理的了解,非常神秘。」

對複雜生命現象進行整合研究,進而建立精密的仿生系統,這個系統不僅可能成為藥品篩選、器官再生平台,在更遠的未來可能成為人的延伸,甚至模仿人的整體生命表現。

機器管家
《機器管家》以晶片使機器得到情感能力的技術令人神往,同時也不斷促使觀眾反思「人」與「生命」的定義。 Courtesy of Wikipedia

這個猶如科幻小說楔子的目標,由劉柏亨敏銳的好奇心與多元的科學技藝積累堆砌而成。他說,

「在理解、實現這個系統的過程中,我會掌握生命的意義。」

參考文獻

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大腦與骨骼的關係,比我們想像的還要深?!阿茲海默症最新病因假說
Y.L._96
・2023/06/12 ・2803字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文翻自<Astrocyte Dysregulation and Calcium Ion Imbalance May Link the Development of Osteoporosis and Alzheimer’s Disease>一文

蔡依良 撰

加拿大的研究報告中指出,阿茲海默症患者罹患骨質疏鬆症和骨折發生率是同年齡神經正常成人的兩倍多 [1]。一項為期兩年的縱向研究也表明,與非失智症的患者相比,阿茲海默症患者的骨骼密度流失的更多 [2]。目前已有少量的實證證據,證明了阿茲海默症的神經病理生理學特徵可能導致骨質流失 [3, 4]。藥物方面,也有報告指出使用鈣離子通道阻滯劑和用於治療骨質疏鬆症的雙磷酸鹽類藥物,可以有效地緩解阿茲海默症的症狀。

為什麼骨質疏鬆與阿茲海默症會有關係呢?這就要從阿茲海默症是什麼開始說起。

阿茲海默症是五種失智症的一種

我們所說的阿茲海默症,只是失智症的其中一種。失智症主要可分為五大類型:路易氏體失智症、額顳葉失智症、血管型失智症、混合性癡呆,以及阿茲海默症。其中阿茲海默症為最常見的失智症,它是一種與年齡相關,認知能力下降的退化性疾病,包括記憶力改變和定向能力下降。

在阿茲海默症的病程中,有高達 70-80% 的患者會表現出非認知症狀,這會導致患者煩躁不安,表現妄想、抑鬱、幻覺、錯誤識別、睡眠障礙、冷漠、攻擊性、進食障礙、不適當的性行為或徘徊。

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70-80% 的患者會表現出非認知症狀。圖/envatoelements

因此我們有必要先強調,這些研究都只說明了其中一種失智症類型——阿茲海默症,與骨質疏鬆有關,不是所有失智症都跟骨質疏鬆有關係。

為什麼阿茲海默症會跟骨質疏鬆扯上關係?

在病理學上,阿茲海默症患者的典型症狀是澱粉樣蛋白-β (Aβ) 斑塊和 tau 過度磷酸化。然而,最近的研究表明,這些症狀並不是疾病的原因,而是發病後產生的。與其他類型的失智症相比,阿茲海默症具有明顯的松果體鈣化及體積縮小,和褪黑激素分泌減少的特徵。

而這幾個跟「松果體」有關的特徵,跟阿茲海默與骨質疏鬆症有密不可分的關係。

松果體是什麼?

松果體位於腦部中央的上視丘,介於兩個腦半球之間,藏在丘腦兩半連接處的凹槽中。是一個對光敏感的小型神經內分泌器官,透過眼球接受光的信息,調整褪黑激素的分泌量,進而控制動物的睡眠時間。它具有高度血管化的構造,不依賴血腦屏障(BBB)所提供的保護。由星狀膠質細胞、小膠質細胞、內皮細胞和釋放褪黑激素的松果體細胞所組成的器官。

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松果體的分泌能力與其體積大小成正比。因此當羥基磷灰石逐漸沉積在松果體形成鈣化時,成為我們俗稱的「腦砂」,勢必將減少褪黑激素的產生。這就是上面提到的「阿茲海默症具有明顯的松果體鈣化及體積縮小,和褪黑激素分泌減少」。

松果體鈣化是導致阿茲海夢症的特徵之一。圖/envatoelements

褪黑激素與骨細胞增殖有關

有趣的是,褪黑激素除了與腦的關聯外,其他研究還發現使用褪黑激素可增加正常人的骨細胞和成骨細胞的增殖。這即是一開始研究所說的「阿茲海默症與骨質疏鬆症有關係」的原因之一。

為什麼是之一呢?因為不只在褪黑激素上,找到阿茲海默症和骨質疏鬆症二種疾病的關聯性,也在其他骨鈣代謝激素,像是:腦雌激素、甲狀旁腺素、維生素 D3、降鈣素、骨鈣素…等,也都有研究找出該激素與兩種疾病之間的關聯性。

骨質疏鬆症。圖/envatoelements

骨鈣代謝激素對阿茲海默症的影響

腦雌激素由星狀膠質細胞合成,具有神經保護的功能,維生素 D3 除了可以保護骨骼,同時也是一種神經類固醇激素,在大腦中扮演保護和調節作用。Hana 等人研究則是發現「降鈣素基因相關肽拮抗劑(CGRP)」,具有成骨和維持骨穩態的作用,可能成為延緩人類認知衰退的治療靶點 [5]。

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還有,成骨細胞衍生的骨鈣素,發現可以改善與年齡相關的認知衰退、預防抑鬱和焦慮,以及減少星形膠質細胞和小膠質細胞的增殖。綜合上述,我們可以得知阿茲海默症和骨質疏鬆症之間,確實存在著某種相關性。

阿茲海默症與骨質疏鬆有關的可能原因

雖然有不少研究支持阿茲海默症與骨質疏鬆有關聯性,但兩者的因果關係,尚未有統一答案,不過,我們可以藉由以下幾點推測可能原因:

一、松果體中的星狀膠質細胞對鈣離子平衡作用

星形膠質細胞為組成松果體的重要細胞之一,它的功能有維持鈣離子濃度平衡,提供神經細胞營養,並可在體內遷移。鈣離子是人類重要的神經傳遞物質之一,一旦被觸發,星形膠質細胞之間就會形成鈣波,激活其他星形膠質細胞傳遞信息。

二、調節骨頭生長的骨細胞為星狀型態細胞

人體大多數的鈣質儲存在骨骼中,以維持一生的鈣穩態。骨組織主要由骨細胞、成骨細胞和蝕骨細胞組成。在骨重塑當中,成骨細胞是生成骨頭的細胞,蝕骨細胞則是分解骨頭的細胞,而骨細胞是調節蝕骨細胞和成骨細胞活性的星狀型態細胞。在成熟的骨骼中,骨細胞是數量最多的細胞類型,有著與生命體本身一樣長的壽命。

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雖然骨細胞的並非星形膠質細胞,但無論在形態或功能上,都有相似之處,同樣為星形,也都與鈣離子濃度的調節有關,只是松果體內的星狀細胞是直接調整鈣離子,骨細胞是藉由控制成骨與蝕骨細胞,來影響周圍鈣離子濃度。為了方便起見,我們假設骨細胞是星形膠質細胞的一種,而松果體主要也是由星形膠質細胞組成。

骨質疏鬆導致鈣離子被釋放到血液中,從而促進松果體鈣化。圖/envatoelements

在鈣波的影響下,那麼當蝕骨細胞有較高的細胞活性,加上星形膠質細胞逐漸失去功能時,鈣將從骨骼中逐漸流失,從而引發骨質疏鬆症。隨後被釋放到血液中的鈣離子可能在松果體中蓄積並導致異位鈣化,從而促進阿茲海默症的發生。

最後值得我們進一步思考的是,長期的慢性發炎時常伴隨著鈣化現象的發生。如果我們常常半夜不睡覺,或在睡前接收大量的光線刺激。長期不正常的光週期是否會導致松果體慢性發炎,誘發松果體鈣化增加罹患阿茲海默症的風險呢?

參考資料

  1. Weller I I. The relation between hip fracture and Alzheimer’s disease in the canadian national population health survey health institutions data, 1994-1995. A cross-sectional study. Ann Epidemiol. 2000;10(7):461. doi:10.1016/s1047-2797(00)00085-5
  2. Loskutova N, Watts AS, Burns JM. The cause-effect relationship between bone loss and Alzheimer’s disease using statistical modeling. Med Hypotheses. 2019;122:92-97. doi:10.1016/j.mehy.2018.10.024
  3. Dengler-Crish CM, Elefteriou F. Shared mechanisms: osteoporosis and Alzheimer’s disease?. Aging (Albany NY). 2019;11(5):1317-1318. doi:10.18632/aging.101828
  4. Minoia A, Dalle Carbonare L, Schwamborn JC, Bolognin S, Valenti MT. Bone Tissue and the Nervous System: What Do They Have in Common?. Cells. 2022;12(1):51. Published 2022 Dec 22. doi:10.3390/cells12010051
  5. Na H, Gan Q, Mcparland L, et al. Characterization of the effects of calcitonin gene-related peptide receptor antagonist for Alzheimer’s disease. Neuropharmacology. 2020;168:108017. doi:10.1016/j.neuropharm.2020.108017
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工作出錯的四大原因

一般認為工作上會出錯,與各式各樣的原因有關,但我用腦科學的方式分析很多事項之後發現,正如本書一開頭所說的一樣,出錯的原因僅僅只有 4 個,就是「專注力不足」、「工作記憶不足」、「大腦疲勞」、「大腦老化」。沒有完全與這 4 大原因無關的出錯情況。也就是說,只要針對原因徹底對症下藥,讓出錯的情況完全歸零也不是不可能的事。

圖/楓書坊文化出版社提供

只要根據腦科學的知識,就能防止注意力渙散出錯的原因之一 ──「注意力、專注力不集中」。

專注力不足是怎麼ㄧ回事?

出錯必定與不注意有關。

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首先,「出錯」到底是什麼呢?試著查了一下辭典,上面寫的是:因為不注意而產生的錯誤行動、過失。整整花了一個小時才找出的結論,就算以結果來說是「弄錯了」,一般也不會說那是「出錯」。出錯指的是—狀態極佳的自己,絕不會犯下的過失或敗筆。另外,正如「不小心出錯」、「不注意出錯」、「大意出錯」這些說法一樣,出錯與不注意可說是有密不可分的關係。

「欸?我剛剛要做什麼來著?」上一秒被交辦任務,下一秒卻馬上忘記任務內容,你曾經發生這樣的冏事嗎? 圖/lukasbieri @Pixabay

所謂注意力渙散的狀態,換句話說就是專注力不夠的狀態。因此,出錯的主要原因可說是「注意力、專注力不集中」。市面上有很多「讓人不再出錯的書」,那些書幾乎都是把焦點放在如何解決「注意、專注力不集中」的問題,介紹的解決方式,幾乎都是「確認」、「檢查」、「整理」、「收拾」這類的內容。

本書是用腦科學的方式切入。然後,針對「注意力、專注力不集中」說明根本解決的方法,像是根據大腦的機制,防止注意力、專注力不集中;提高注意力與專注力;察覺自己注意力、專注力不集中的方法;為了能在注意力、專注力集中的狀態下工作的具體辦法等等。

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那麼,為什麼會不集中呢?讓我們使用各種觀點,包括腦科學的觀點來試著分析。

(1)一天的節奏

所謂的注意力,有早上最高,隨著時間經過,到了下午、晚上就越來越低的傾向。另外,越是繁忙的工作,越使用大腦,注意力越不集中,那可以說是「疲勞」吧!而因為疲勞所造成的專注力不足,可以藉由「休息、休憩」,某種程度地恢復。注意力有節奏或波段起伏,不要違背這節奏或波段起伏,只要順應節奏,隨著波段起伏,就能避免出錯,有效率地工作。正因為如此,所以「容易出錯的工作」要在注意力集中的時間執行。光是這樣,就能大幅減少出錯的機率。

(2)慢性疲勞、壓力

如果你這幾個禮拜都一直忙著工作,每天不到晚上 11 點就沒辦法回家,這樣的情況一直持續時,就會累積慢性疲勞,陷入注意力一直無法集中的狀態。特別是大腦陷入慢性疲勞的狀態,稱為「大腦疲勞」。這種狀態大多是因為精神上的壓力,位於腎臟正上方的腎上腺皮質,其所分泌的壓力荷爾蒙(皮質醇)也許已經增加了。一旦皮質醇增加,就會使得注意力不足的情況更嚴重。

為了防止慢性疲勞或壓力,重要的是讓自己更敏銳一點,趁還沒有太過嚴重之前就先發現「自己累了」這件事,處理造成壓力的原因。必須儘早研究對策,確實整頓壓力。

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(3)額葉、去甲腎上腺素

據說注意力、專注力與額葉、腦幹等大腦的數個部位有關聯,但其中額葉的「前額葉區」是負責管控注意力、專注力。若是額葉的血流不足,注意力、專注力就會渙散。例如,若是因為車禍等意外,使得額葉受到損傷,就會引發「注意障礙」,變得無法維持注意力。另外,腦內物質是從大腦向身體各處傳達指令的分子語言,如果從這腦內物質的觀點來看,「去甲腎上腺素」與注意力、專注力有很深的關係。去甲腎上腺素低落,注意力、專注力也會跟著下降。慢性壓力或大腦疲勞會使去甲腎上腺素減少,而罹患「憂鬱症」的大腦內部,這種去甲腎上腺素則是陷入枯竭的狀態。從憂鬱症的初期開始,去甲腎上腺素不足的情況就逐漸變嚴重,出現「不小心出錯」的情況增加的症狀。

為了防止這些情況發生,必須在快要生病,也就是大腦疲勞的階段就加以應對。重要的是,要儘早消除造成壓力的原因。

布羅德曼大腦分區系統圖。其中 8、9、10、11、12、45、46、47 都屬於前額葉區。 圖/wikipedia

(4)工作記憶不足

工作記憶(作業記憶)可說是大腦的作業區域。工作記憶不足,大腦的作業區就會減少,因此也會經常出錯或是發生一時想不起來的情況。同時注意力、專注力也會低落。

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(5)大腦老化

隨著年紀增加,「猛然想不起來」的情況也越多,像是忘記要做什麼事,或是想不起別人的名字等等,有些人甚至會覺得「自己好像快要失智了」。

年紀越大,注意力、專注力也會越來越低。應該有很多人都認為,無法阻止因為老化而出現的改變,但是透過適當的訓練鍛鍊大腦,就算是過了 60、70 歲,大腦也可以維持生龍活虎的狀態。

 

本文節錄自《精準用腦──提升大腦效能、杜絕失誤的科學開光術》,楓書坊文化出版社,2018 年 7 月。

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