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聽古典音樂讓你變聰明?「莫札特效應」是真的嗎?──《好聲音的科學》

PanSci_96
・2018/12/01 ・4929字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 508 ・六年級

一九九三年,以羅雪(Frances Rauscher)為首的一群心理學家,在聲譽卓著的科學期刊《自然》(Nature)上,刊登了一篇題為〈音樂與空間測試的表現〉(Music and Spatial Task Performance)的論文。

圖/論文截圖

這項研究是為了瞭解學生們,在花十分鐘做了下面三件事的其中一件後,於某項智力測驗上的表現如何:在這十分鐘裡,有的學生聽的是教人放鬆的指令,有的只是安靜地坐著,而其餘學生則聽了十分鐘的莫札特鋼琴曲。接著,所有人都做了同樣的測驗。

測驗結果顯示,聆聽莫札特音樂的那組學生,比聽放鬆指令或是什麼都沒做的學生,成績都要來得好,而進步的幅度,相當於比他們原本的智商高出了八或九分──這對他們來說可是很有用的。

在這項測驗中,學生們要看一些經過摺疊裁剪的紙張上面的圖形,並猜測這張紙在沒有摺過前是什麼樣子。這裡有一個類似的例子:你能看出下圖的紙張,在經過摺疊和裁剪後,會變成圖A到E中的哪個形狀嗎?(解答請見本章最後一頁)

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圖/出版社提供

問題在於後來發生的事。

要是當初羅雪博士及其團隊,將這項測試結果發表在某份不知名的心理學期刊上,那麼在她專業領域內的同僚就會閱讀,並將它加進眾多有關大腦運作的已知資料中,並勤於增修這些資料。但,《自然》可是首屈一指的期刊,許多非常新奇、甚至顛覆世界的科學發現都會刊登在這裡,也就是說,各家報紙媒體都會聘請專家學者(或至少是某個戴眼鏡的傢伙),按月詳讀其中的每篇文章,搜尋有關癌症療法,或是無需熨燙的褲子等各種新穎題材。

古典音樂可以提升智商?這說法實在太誘人了!

羅雪博士的發現,在經過這些戴著眼鏡的記者不斷散播後,媒體便充斥著古典音樂能提高智商的報導,而「莫札特效應」(Mozart effect)的說法也就不脛而走。但羅雪博士不但從未表示聆聽莫札特的音樂能提高智商,而且還對媒體那些短視的新聞從業人員解釋了好幾次,卻根本是徒勞。她所談的,不過是某些「技能」,與我們所想像特定行為的結果有關罷了。

當然,根本沒人關心她到底說了什麼。古典音樂能讓人變得更有腦的說法實在太誘人,因此可不能揭露實情,免得大家想像幻滅。

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圖/pixabay

之前有很長一段時間,各行各業人人都相信這套說法。

英國古典音樂廣播電台 Classic FM 還推出了一張名為《嬰兒音樂》的暢銷 CD。在美國,新罕布什爾州則贈送新手媽咪人手一張古典樂 CD,佛羅里達州還通過一項法案,要求州立的托育中心播放古典音樂,德州監獄甚至播放交響樂給受刑人聽,還因此引發許多淋浴時刺傷人的事件,因為大哥們竟為了拉赫曼尼諾夫和西貝流士孰優孰劣而起爭執。到了一九九○年代末期,由心理學家亞德里恩.諾斯和大衛‧哈格里夫斯在加州和亞利桑那州所進行的調查,發現每五個人中就有四個人知道莫札特效應。莫札特應該會感到很欣慰才是。

從那時開始,許多心理學家就開始探究智商與聆聽莫札特音樂之間是否有關聯。二○一○年,研究人員在檢視了各種與此主題相關,共有超過三千人參與的三十九項調查後,確定真的有所謂的莫札特效應──但卻跟莫札特一點關係也沒有。

從莫札特到史蒂芬金……也太不懷好意了吧。圖/imdb

多倫多大學的心理學家 E.格倫.夏倫柏格(E. Glenn Schellenberg)及其同事,針對這方面做了許多研究,在其中一項實驗中,他們將莫札特音樂換成了驚悚大師史蒂芬金(Stephen King)小說的錄音。這項做法看似奇怪,但夏倫柏格教授和他的團隊卻想藉此瞭解,是否音樂本身根本就不是重點。

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其實,重點是要讓心情變好

也許在做智力測驗之前,只要播放任何讓人愉快的東西,就能使人擁有好心情,並因此表現得更好。由於參與測試的都是大學生,不可否認地,這些大學生可能只是對史蒂芬金的小說,跟對兩百年歷史的鋼琴曲一樣喜愛罷了。我相信,若是學生們事前先聆聽一段音樂或故事,而非安靜地坐著的話,也會在相同的「紙張未摺前應該是什麼形狀」測驗上,有較佳的表現。測驗結束後,這些學生必須表明自己比較喜歡聽故事還是音樂。較喜歡聽故事的學生,在聽完故事後所做的測驗分數最高;同樣地,較愛好音樂的學生,則是在聽完音樂後做的測驗分數最好。

因此,我們現在不必再費神搞懂,為何莫札特的音樂能神奇地重整大腦模式,讓它變得更有效率了。因為,這個「莫札特效應」不過是一個眾所周知的道理罷了──處於正面的心理狀態,就能增進智力上的表現。

《阿瑪迪斯》劇照。圖/imdb

所謂「正面心理狀態」就是好心情加上適度的刺激。這裡的「刺激」指的是與沉悶相反的情緒。如果你處於不夠刺激的情境(覺得無聊或昏昏欲睡),你的大腦就沒辦法做太多事,此時要是有人突然拿智力測驗給你做,成績自然就會不好。

相反地,你也可能受到太多刺激,如太過興奮或緊張等,如此也會導致表現不佳。只有在處於適度刺激的狀態下,也就是在聽了故事或音樂後,再接受測驗,才會有最佳表現。最重要的是,你若愈喜歡這個故事或音樂,心情就會愈好,而心情好也有助於增進表現。當你心情不錯時,多巴胺的分泌就會增加,據說這樣思考時就會更有彈性,解決問題和做決定的能力也會變強。

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為了證實這一點,多倫多研究團隊開始嘗試在進行測驗之前,播放各式各樣的音樂,然後看看結果如何。不出所料,他們很快就發現了「舒伯特效應」,也就是出現了跟莫札特效應一樣的效果。雖然其他作曲家的作品也都產生了相同的效果,但研究團隊卻預測應該不會出現「阿比諾尼效應」。

義大利作曲家阿比諾尼(Tomaso Albinoni)是那種一曲成名走天下的音樂家之一,你或許曾聽過他那一千零一首作品〈慢板〉,但由於這首曲子實在太過悲傷和緩慢,因此不太可能讓你感到振奮,或是讓你擁有好心情。不用說,要是在做摺紙(剪紙)測驗前播放這首曲子的話,自然也就不會出現阿比諾尼效應了。

  • 其實,阿比諾尼恐怕是音樂史上唯一的「無曲」成名者。因為就連那首〈阿比諾尼之慢板〉,也極有可能是出自一九五○年代義大利音樂學家兼作曲家雷莫‧賈佐托(Remo Giazotto)之手。

在當初的測驗中所播放的莫札特作品,乃是以大調譜寫且曲速稍快,因而給人一種歡快的感覺。多倫多研究團隊曾嘗試以較緩慢的速度,以及將它變成小調(我們知道小調會激發較為悲傷的情緒)等方式,播放這首曲子的不同版本給受測者聽。他們用了各種版本做測試後,證實曲速較快的音樂更具激勵效果,而大調樂曲則會讓人心情更好,因此,速度快的大調樂曲就會讓人們在測驗時擁有最佳表現。

圖/pexels

之後當研究團隊在多倫多再也找不到受害(測)者時,便決定入侵英國。他們說服英國國家廣播公司(BBC),協助他們同時為大約兩百所學校裡近八千名學童做測試。他們將每一所學校中的十到十一歲學生分為三組,並分別集中在三間教室裡,且每間教室都準備了一台收音機。

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  • 第一組學童聽的是BBC第一電台(Radio 1)播放的流行樂團Blur的歌曲;
  • 第二組聽的是BBC第三電台播放的莫札特作品;
  • 第三組聽的則是心理學家蘇珊‧海拉姆(Susan Hallam)探討他們正在做的這項實驗的錄音。

在播放完畢後,學童們做了兩項關於空間能力的測試。在這項針對好心情(刺激)理論所做的實驗中,一如我們所料,這些學童在聽過最能刺激他們且最喜歡的播音內容後,所做的測驗結果也最好──因而現在又多了一個「Blur效應」了。

這一切重點在於,在接受下一個腦力挑戰前,你聽的是什麼內容並不重要,不論是莫札特、Blur的音樂作品還是史蒂芬金的小說都行,只要是你喜歡又具有溫和刺激效果的東西,就能短暫地提升大腦的性能。

進行這些測試的目的,是為了瞭解當人們因為聽了某些東西,導致精神與情緒變得更為高昂時,會產生什麼效果。雖然我們的精神和情緒通常是同時起落,但兩者卻並非總是息息相關。你可能既開心又想睡,也可能既開心又興奮。你的心情隨時都跟大腦分泌了多少多巴胺有關,而精神卻跟另一種截然不同、稱為「正腎上腺素」(norepinephrine)的化學物質有關。

大腦中可以以正腎上腺素為神經傳導物質的區域。圖/wikipedia

 

為了將情緒和精神這兩種心智效果分開來看,心理學家賈本葉菈‧伊利耶(Gabriela Ilie)以及威廉‧福德‧湯普森在二○一一年時,找了幾組人進行了一項實驗。他們請實驗對象在聽完為時七分鐘的古典鋼琴曲錄音後,接受幾項心理和創意測驗。其中有些人覺得這首鋼琴曲彈得很大聲、快速且音調高;有些人反而覺得這首曲子音量小、速度慢且音調低;至於其他組別則在音量、速度和音高上有各種不同的看法。此曲的節拍最具有提振精神的效果(較快的曲速所產生的刺激效果最好),而音高對情緒效果來說則比較重要(音高較高的曲子最能使人們感到開心)。因此這首樂曲在各組中,產生了不同程度的精神和情緒提振效果。

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蠟燭測試。圖/wikimedia

至於這些實驗對象所做的創意測驗,則是由心理學家當肯(Dunker)所提出的一項著名的蠟燭測試,以及麥爾(Maier)的雙索測試。在蠟燭測試中,受測者會拿到一盒圖釘、一組火柴棒,還有,想當然,一根蠟燭。受測者必須利用手中的物品,以避免讓蠟油滴到地板上的方式,將蠟燭固定在牆上。

(假如你現在有興趣的話,可在往下讀之前,先小試身手一下……)

這項測驗的標準答案是取出兩根圖釘,並扔掉其餘圖釘後,將空盒釘在牆上,然後再將蠟燭黏在盒子上。

圖/pxhere

至於雙索測驗則比較難搞,要是在做測驗當天剛好又沒什麼靈感的話,就更傷腦筋了。研究人員在天花板上掛了兩根不同長度的繩索,受測者必須要將兩根晃動繩索的尾端綁在一起。而難搞之處就是,你在抓住了一根晃動的繩索後,便無法碰到另一根。而你所能使用的輔助工具,就只有一把剪刀和一張椅子。

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(同樣地,在往下讀之前,你可先小試身手一下……)

我相信有些人會想到利用椅子,但其實並不需要。只要把剪刀綁在其中一根繩索上,然後讓它擺盪起來,接著,在抓住了另一根繩索後,等第一根繩索向你擺盪過來時,再把它攔截住。一旦兩根繩索都抓住後,就可以輕鬆地將兩端綁起來了。

最後一項測試則不太需要創意,這項簡單的腦力活動只要速度快便能完成。在電腦螢幕上有四百零八個幾何圖形,受測者必須找出並點選那個出現了五十八次的圖形。

心情好,創意佳,刺激就有好精神

那麼結果如何呢?是這樣的,當音樂並沒有讓情緒變得比較好,但卻大幅地提振了受測者的精神時,這些人在最後一項簡單的速度測試上的表現相當好,而在蠟燭和雙索試驗上表現較差。相反地,那些沒有得到什麼精神刺激,但情緒卻大幅改善的測試者,則在創意測驗上的表現較佳,而在簡單的圖形測試上反應較慢。因此,這項實驗的兩個結論是:

一、情緒改善能讓人變得更有創意;

二、增加刺激能讓人在簡單的思考活動上反應較迅速。正如我之前說過,當我們在聆賞音樂時,情緒和精神通常會同時起落,讓你兩種好處一次滿足。

目前,我們所探討的是在接受測驗前,聆聽音樂所產生的效應。但要是在你需要思考和專心做某件事,例如唸書或是填報稅單時播放背景音樂的話,又會如何?

 

本文摘自《好聲音的科學:領袖、歌手、演員、律師,為什麼他們的聲音能感動人心?》,本事出版,2017 年 10 月出版。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 Panasonic 合作,泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享,不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上,「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水,但過不了幾天,馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑,甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢(黏質沙雷氏菌)。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」,讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看,世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制,並非打造完全不沾染髒污的材質,而是調整表面的物理與化學屬性,使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力,透過日常水流沖刷,便能輕易地將髒污帶走。

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為什麼污垢「黏不住」? 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」,我們得先像偵探一樣,拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇:

  1. 水垢與礦物沉積*1:我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時,這些離子會逐漸結晶析出,變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
  2. 生物膜與有機物*2:包含尿液中的無機鹽、油脂殘留,以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物,所組成的黏滑防禦大本營。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」,前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼,材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢?答案就藏在「表面能(Surface Energy)」與「濕潤性(Wettability)」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時,水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠,還是迅速攤平開來?這取決於表面的特性:

  • 疏水路線(Hydrophobic)*1:具備低表面能的疏水表面,能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠,當水珠滾動滑落時,就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走,這就是著名的「自清潔效應」。
  • 親水路線(Hydrophilic / Superhydrophilic)*2:相反地,極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子,在材料最外層形成一層薄薄的「水化層(Hydration Layer)」。這層水化層就像是實體的液體盾牌,讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底,只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻:傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆,髒污就像攀岩者,需要找到落腳點並用力撐住才能攀附;而我們做的是抽掉把手點,或是在把手上塗上潤滑油,讓髒污找不到施力點,自然難以停留。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢,下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢,在微生物學中被稱為「生物膜(Biofilm)」。細菌並不是孤立生長的,當單顆細菌落在表面後,如果覺得環境舒適,它就會開始分泌胞外聚合物(EPS),這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起,並築起堅固的防禦堡壘,這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出,要阻止生物膜形成,除了化學上的抗菌,材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論(Attachment Point Theory)」:

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  1. 粗糙與微孔洞表面:如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞,細菌(體積通常約 1 到 3 微米)就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點,還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
  2. 極致平滑與微結構表面:相反地,如果材料表面做到極致平滑,完全沒有微米級的缺陷;或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構,細菌的足跡構造(如鞭毛或纖毛)就無法在表面找到穩固的「接觸附著點(Contact Points)」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時,它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外,現代衛浴結構在設計時,也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角,等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何,我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系:【材料層(低附著力)】+【結構層(無縫平滑)】+【動態流體層(泡沫與水流剪切力)】= 高效清潔!

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例,就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表:

1. 材料層:有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」(以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料,這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩)。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性,水滴不易長時間攤平停留;材質堅固、不易破裂,耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試,這種素材配合泡沫洗淨,在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌,從源頭阻斷細菌定殖。

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2. 結構層:無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上,A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計,減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫,並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計:

  • 泡沫防護:在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層,有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺;
  • 外圍防護:馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔,防止液體延著外壁滴落至地板;
  • 測漏防護:便座與馬桶本體採用不外露的防護設計,避免液體從縫隙飛濺滲漏。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

3. 動態流體層:雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時,A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污,再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙,徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著,配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」,利用旋轉產生的流體剪切力,一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外,Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技,釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污,維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆,但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計,到微觀幾何的附著點控制,再到流體力學的水流沖刷,一座現代抗污馬桶的演進,縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而,A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破,展示了材料科學的另一種聰明思維:不靠強酸強鹼硬打,而是透過物理與化學邏輯,將「污垢固著」的機率降到最低。

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當材料科學與現代衛浴技術結合,刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持,我們得以從繁重的家務勞動中解放,享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文:A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文:Brushing up functional materials

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睡眠不足來杯咖啡?小心!這可能是個惡性循環——《人類文明》
天下文化_96
・2024/06/19 ・2253字 ・閱讀時間約 4 分鐘

咖啡因對大腦的影響

咖啡因是一種分子上的模仿大師。人類醒著的每一分鐘,腦中都會不斷增加腺苷(adenosine)這種化學物質,像是沙漏的沙子不斷累積,能夠告訴我們已經醒著多久,且會讓大腦運作逐漸放緩,創造出一種睡眠壓力,讓人體做好入眠的準備。所以醒著 12 個小時到 16 個小時,人就會感受到一種難以抗拒的誘惑,想回臥室躺著進入夢鄉。

然而,咖啡因的分子結構十分類似腺苷,能夠搶先一步與腺苷的受體結合,卻不會活化受體;這樣一來,反而是對這些腺苷受體形成一種化學封鎖。所以,只要你的腦中有大量咖啡因,腺苷就無法與受體結合,難以傳遞正常的訊號咖啡因就是靠著這種藥理作用來抑制睡意,使大腦保持警覺與專注。雖然腺苷依然不斷在大腦中堆積,只不過所發出的訊號就這樣被咖啡因給堵住了。但是,等到身體分解了咖啡因,腺苷就會宛如大壩潰堤,讓人感受到沛不可擋的睏意——這就是可怕的咖啡因崩潰(caffeine crash)。

植物合成咖啡因,原本是做為一種天然的殺蟲劑,避免葉子或種子遭到啃食,甚至還能殺死昆蟲。但奇怪的是,像是包括幾種咖啡類與柑橘類植物在內,有些植物的花蜜也含有咖啡因,花蜜原本該是用來吸引昆蟲授粉的。實驗結果顯示,咖啡因能夠增強蜜蜂的嗅覺學習能力,讓蜜蜂更能記得這些花的氣味,於是不斷回訪這些有著咖啡香氣的花朵。也就是說,這些植物等於是讓蜜蜂吸了興奮劑,引誘它們成為自己忠實的授粉者;可以說,正是咖啡因讓蜜蜂願意不斷嗡嗡嗡上工。

研究顯示,咖啡因是蜜蜂的興奮劑,可以讓他們願意不斷嗡嗡嗡上工。圖/envato

咖啡因的另一個作用是增加依核裡的多巴胺濃度,同時也會提高多巴胺受體的敏感性。這會刺激我們前面提過的中腦邊緣報償路徑,讓人在喝到一杯好茶或咖啡的時候,感受到愉悅的好心情;但也會讓人上癮。人類之所以愛喝咖啡或茶之類的飲料,是因為這能夠刺激大腦、抑制睡意;而且只要一開始喝了,就會因為咖啡因成癮而讓人維持這樣的習慣。於是回過頭來,我們就看到咖啡因對歷史產生了長久的影響。

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在啟蒙時代,咖啡在歐洲咖啡館裡刺激了知識份子的思想與話語;到了不斷變化的工業時代,則是茶讓英國工人階級的身心得以調適。工業革命淘汰了像是編織、打鐵這些傳統工藝,以龐大的機器加以取代。從煤氣燈到電燈泡,各種人造光源讓工廠開始能夠一路運作到深夜。而咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。茶裡面加的糖也能提供熱量,讓人在長時間的輪班期間維持體力。咖啡因就這樣將工人變成了更好的零件,更能配合那些永遠不知疲倦為何物的鋼鐵機器。

〔附注:出於類似的原因,戰爭時期的軍隊也會運用各種精神藥物。像是希特勒速度驚人的閃電戰,先是在 1939 年 9 月橫掃波蘭,接著在 1940 年初攻下法國與比利時。這一方面靠的當然是德意志國防軍裝甲師的機動性,坦克既配備了無線電裝置用於協調,還能得到德意志空軍轟炸機的空中支援。但另一方面,這項成功的背後還有另一項技術的支援:靠著合成興奮劑「甲基安非他命」(methamphetamine,分子結構類似腎上腺素),德軍能夠戰得更猛更久,而不會感覺精神倦怠或身體疲勞。安非他命的化學作用讓人進入高度警覺狀態,也大大提升了自信與攻擊性。閃電戰的成功,靠的其實也是部隊嗑了藥。就連希特勒本人也同時混打多種藥物(古柯鹼、甲基安非他命、睪固酮),提供作戰指揮時的體力。〕

咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。圖/envato

所以講到工業革命,工廠與磨坊的動力靠的是蒸汽機,但如果是操作機器的工人,靠的燃料就是東印度公司帶來的茶葉、加上來自西印度群島的糖。於是,茶的歷史深深植根於對勞工的剝削——從印度的茶園、加勒比海的甘蔗栽培園、再到英國的工廠,都壓榨著這些工人所有清醒的時分。

如今,若想要控制我們的睡眠清醒週期(sleep-wake cycle),咖啡因仍然是一項重要工具。這個科技社會的步調太過急促,不允許我們被動順應自己的生物時鐘,得主動加以調整,適應數位時鐘的要求。而很多人靠的就是自行攝取咖啡因,在每天上班途中把自己叫醒、讓自己能在辦公桌前熬夜趕工,或是在長途飛行後,把生理時鐘同步到新的時區。很多咖啡因成癮者都能自己調整這種藥物的劑量,一方面巧妙發揮咖啡因的正面作用,讓自己更能面對現代世界對專注力的需求,另一方面也能避免過度攝入造成的負面作用,像是焦躁不安、心跳加速、胃部不適。

然而,咖啡因雖然讓我們得以抑制大腦發出的睡意訊號,卻也成了現代人常常睡眠不足的一大主因。咖啡和茶就這樣和人類玩著兩面手法:我們喝咖啡和茶,是為了緩解長期的嗜睡;但造成這種情形的元凶也正是咖啡因。事實上,我們早上會想趕快來杯咖啡,讓腦子清醒一點、或是提振精神,很多時候其實是在緩解一夜難眠的戒斷症狀。

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——本文摘自《人類文明:生物機制如何塑造世界史》,2024 年 05 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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快樂的事物令人上癮?為什麼多巴胺讓你成「癮」?——《人類文明》
天下文化_96
・2024/06/18 ・2128字 ・閱讀時間約 4 分鐘

多巴胺與大腦的愉悅中心

腦幹是大腦最早演化出的區域之一,也是連結脊髓的關鍵。腦幹頂部有一組稱為腹側被蓋(ventral tegmentum)的神經元,而大腦中有一個控制行為的區域,稱為依核(nucleus accumbens),腹側被蓋與依核的溝通,是透過一群會釋放多巴胺的神經元,稱為中腦邊緣路徑(mesolimbic pathway);雖然這些神經元只占了大腦所有神經細胞的一小部分(不到 0.001%),卻對激勵人類生存與繁殖的行為至為關鍵。

人吃東西、解渴或做愛的時候,都會讓中腦邊緣路徑釋放多巴胺。而且觀看、甚至只是去想些色色的事情,就足以刺激多巴胺的分泌。某些讓人覺得心滿意足的事,例如第一章〈文明背後的軟體〉談過的復仇、或是打電玩獲勝,也能刺激我們的多巴胺系統。

人腦接收到這些報償訊號,就會感覺愉悅,因此常有人說多巴胺是大腦裡的快樂物質。在動物界,不是只有人類具備這樣的多巴胺釋放機制。所有哺乳動物都有這樣的中腦邊緣報償路徑,可說是大腦運作最古老而基本的其中一項功能。事實上,整個動物界都很常看到這種用多巴胺或相關神經傳遞物質,來影響行為的系統。

人類遇到快樂的事,中腦邊緣路徑就會大量分泌多巴胺。為了讓我們順利生存,大腦就會想去重複那些上次啟動多巴胺系統的行為,並避開那些曾經抑制多巴胺系統的舉動。圖/envato

只要遇上對人有利的情形,例如有吃有喝,或特別是意外之喜,中腦邊緣路徑就會大量分泌多巴胺;相對的,遇上對人不利的情形,例如接受到負面經驗,或是沒有得到預期的報酬,則會讓多巴胺濃度下降。所以,為了調整人類行為,好讓我們在自然棲地成功生存,大腦就會讓我們想去重複那些上次啟動多巴胺系統的行為,並避開那些曾經抑制多巴胺系統的舉動。所以,這套關於快樂與報償的神經化學系統,其實也就是一套關於學習的神經化學系統。

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這條多巴胺路徑也連結了腹側被蓋與前額葉皮質;前額葉皮質是大腦前側一個有皺摺的區域,人類的這個區域明顯大於其他動物。前額葉皮質掌管各種高階的「執行」功能,例如對特定目標做出決策與規劃,因此也同樣受到多巴胺報償系統的控制。

這套由多巴胺引導的機制,很有效的讓人類表現出有利於在自然界生存的行為。然而,等到人類發現可以用其他方式(也就是各種藥物)來刺激這套機制,目的並不是為了生存,那就開始出問題了。酒精、咖啡因、尼古丁、鴉片,這四種藥物會有效讓人腦的報償系統出現短路,引誘中腦邊緣路徑釋放多巴胺(或是抑制多巴胺的消退、又或是讓神經元表面的受體更加敏感),於是讓人感受到愉悅、甚至是狂喜,強度遠遠超出自然界能給人的快樂。然而,相較於像是「進食」這種自然觸發多巴胺的因素,由這些藥物產生的愉悅永遠不會讓人覺得已經滿足。

這些藥物會在中腦邊緣路徑產生錯誤的訊號,讓人誤以為這種行為大大有益於生存繁衍,於是推動學習機制,重新設計大腦的連線,來反覆追求這些行為。人的癮頭正是由此而生,讓人產生渴望與強迫的行為,追求立刻就要得到的滿足感,不像是在自然世界當中,總得付出一些代價(例如花時間狩獵),才能得到多巴胺的報償。

人類現在可能也困在成癮的快樂陷阱裡。圖/envato

科學家曾在 1950 年代做過實驗,以手術將電極植入大鼠的大腦深處,讓大鼠只要每次按下某個開關,就能刺激依核。結果發現大鼠開始出現強迫性按開關的行為,每小時高達兩千次。牠們不喝水、不吃飯、不睡覺,不做任何正常的行為,就只為了讓自己不斷感受那純粹的歡愉,直到最後不支倒地。

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可悲的是,人類現在可能也困在類似的陷阱裡,只不過並不是有個電極埋在大腦裡直接發出刺激,而是有些化學物質同樣瞄準了提供報償的中腦邊緣路徑。更糟的是,原本的天然植物產品現在還能提煉濃縮,甚至用化學手法提升效力,像是從鴉片原料合成海洛因(heroin)。比起過去口服的方式,現在透過口吸、鼻吸、甚至是直接注射到血管裡,就會讓活性物質更快對大腦發送一波衝擊,不但讓人更為狂喜,也讓人更容易成癮。

由於多巴胺系統會重新校正,經過幾次感受到重大報償後,多巴胺的釋放還是會回到基本水準。這稱為對藥物的習慣化,也是因此,才讓癮君子(不管習慣化的是咖啡因、還是古柯鹼)總會需要愈來愈高的劑量,才能感受到原本的興奮程度。正如神經內分泌學家薩波斯基(Robert Sapolsky)所言:「昨天還覺得是意想不到的快感,到今天就覺得理所當然,再到明天還會覺得怎可以此為滿。」於是不用多久,藥物曾經能夠帶來的愉悅就這樣消逝不再,繼續用藥只是為了避免戒斷時的種種不適。到頭來,這幾種藥物極有效的侵入大腦,劫持了原本能夠調整行為以利生存的報償系統,藥物濫用也成了人類普遍的弱點。

——本文摘自《人類文明:生物機制如何塑造世界史》,2024 年 05 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
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