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失去記憶的 H.M. │ 科學史上的今天:08/25

張瑞棋_96
・2015/08/25 ・1147字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 496 ・六年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

Photo source:Find A Grave

1953 年的今天,27 歲的美國青年亨利 · 莫萊森(Henry G. Molaison, 1926-2008)躺在手術台上,準備接受腦部手術。他患有癲癇,發作時口吐白沫,全身劇烈抽搐,頻率之繁已嚴重影響生活。自幼父母即帶著他四處求醫,試過各種療法都沒用,因此當史考維爾(William Scoville)醫生主動建議切除異常放電的海馬迴,即可治癒時,他與父母都滿懷期待地答應了。

就治療癲癇而言,手術成功了,莫萊森的確很少再受癲癇之苦。但是他也喪失了記憶的能力,再也記不住見過的人、說過的話、聽過的歌,所有新的體驗猶如朝露轉眼成空,什麼也沒留下。就連手術前十一年的記憶也所剩無幾,從此他的人生就永遠停留在十六、七歲,而他的名字自此就被代號 H.M. 取代。

手術後的 H.M. 無法記住新的事物,只要超過幾分鐘,或是轉移了注意力,他就忘得一乾二淨,毫無印象。因此即使已經來過很多次的心理學家出現在門口時,他都以為是初次見面;當然,他也不記得自己曾經重複做過無數次類似的實驗了。或許因為如此,加上他本性善良,五十幾年來,只要聽到實驗可以造福他人,總是來者不拒,全力配合。

雖然無法形成新的陳述記憶(declarative memory, 泛指個人經驗或知識訊息),但 H.M. 卻能學會程序記憶(procedural memory, 指有固定程序的動作或技巧,如游泳、騎腳踏車)。例如他每天被要求看著鏡子畫同樣的圖形,雖然對他而言,每天都是第一次畫,但是他仍熟能生巧,越來越進步。

此外,有些記憶也是會下意識地慢慢形成。例如 H.M. 的記憶雖然停留在二十歲以前,但他並不會對鏡中逐漸變老的臉孔感到訝異。而每次當他被告知父親過世時,總是不敢置信的痛哭失聲,如此長達四年之久,但後來他就自然地用過去式提及父親了。

H.M. 大概是心理學史上最知名的病患名稱,光是第一篇的觀察論文就被引述超過二千五百次,更不用提後續的上百篇論文。因為他,我們才知道原來記憶與大腦特定區域有關;才知道短期記憶需靠海馬迴才能形成長期記憶;才區分出陳述記憶與程序記憶的差異。因為他,才開啟了後續各種關於記憶的研究。

H.M. 被隱藏了 55 年的真正身分直到他 2008 年過世後才揭曉,我們才終於一睹莫萊森的面貌。相片中的他總是笑容可掬,彷彿對自己的缺憾毫無怨懟,反而樂見能派上用場;他曾這麼說:「他們在我身上的發現可以幫忙他們幫助別人。」雖然他事後總是馬上忘記自己曾幫上忙,但他的貢獻永遠都不會被遺忘。

 

 

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。

文章難易度
張瑞棋_96
423 篇文章 ・ 570 位粉絲
1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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杏仁核:現在不可以色色!——《別讓大腦不開心》
馬可孛羅_96
・2022/01/29 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 作者/迪恩.柏奈特 Dean Burnett
  • 譯者/鄧子衿

今天晚上不行,我頭痛。

許多人在某些地方和場合下有性興奮卻無意享受性愛。我曾經聽過許多在必要的密切醫學檢驗時,身體出現性興奮的尷尬故事。有不少男性曾說坐在巴士上時,出現了無用又讓人困擾的勃起。

這些狀況中,許多原因是一些和性興奮相關的部位受到刺激,產生反射性反應,也就是說與腦無關,而是由性器官和脊椎間的基本神經連結處理的。巴士產生的震動,可能刺激了這些反射性興奮系統,把那些震動感當成是伴侶對自己刻意的親密觸摸,而非大型交通工具內燃機運作時無可避免的結果。

杏仁體可能會評估這時的狀況,然後決定興奮並不恰當,但對於這件事,並不只是杏仁體有發言權,有時其他已介入的刺激興奮生理機制獲勝了,杏仁體戰敗退場,像孤獨的水手要奮力讓郵輪轉向,避免撞上因尷尬構成的冰山。

(已經撞到尷尬冰山了。)圖/envato elements

這樣的狀況讓我們清楚地警覺,性興奮和性慾並不是同一件事。兩者通常能夠獨立出現。但想了解兩者間的差異,最好先了解在神經層次上性慾的運作方式。

性慾主要由腦部的顳葉處理,這很合理(至少對神經科學家來說),因為邊緣系統有很多就在顳葉中,特別是杏仁體和海馬迴。邊緣系統是一個複雜的網絡,能讓情緒和本能影響理性與思考,或是讓理性與思考影響情緒和本能。對於性慾而言,是基本的動物驅力決定了我們的思考和行動方式,在此過程中,邊緣系統顯然居於樞紐地位。

在產生興奮或慾望時,杏仁體和海馬迴都會非常活躍。我們知道杏仁體在處理情緒,會同時決定現階段的興奮是否恰當。海馬迴則是處理基因的中心,這時海馬迴的活躍能夠解釋我們在性愛狀態時為何會湧現許多讓人興奮的記憶,或是性愛相關的記憶會鮮明且強烈,因為這些有助於讓興奮變得強烈,時間持續並增加,同時確保之前有用的經驗能在心中重現。

性慾來臨時,海馬迴會負責湧現許多讓人興奮的記憶。圖/envato elements

性慾也會由視丘引發,該部位亦屬於邊緣系統,像是腦部的中央車站,能夠把資訊傳送得又遠又強。這些部位的活躍都意謂著腦部「有那種感覺了」。

但是光有情緒和感覺還不夠。杏仁核與相關的區域結合而成的網絡,對於動機而言也很重要,其中一個特別重要的區域是前扣帶皮質(anterior cingulate cortex),該區域連接了負責注意力引導、思索事物、情緒調節和其他功能的部位,讓我們去追求並享受人與人之間的互動,同時對某一個特殊性愛狀況中情緒與動機產生重要影響。真的很難想像有其他比這樣更強調「人與人之間的連結」了!

這些狀況都顯示了性興奮和性慾雖彼此不同,但是經常糾纏在一起。幸好許多相關的腦中系統是共通的,能夠讓我們同時體驗到性興奮、性慾和相關動機。與此同時,也能夠為系統煞車,讓我們不會整個小時都處於色慾不受控的興奮狀態。

馬可孛羅_96
18 篇文章 ・ 16 位粉絲
馬可孛羅文化為台灣「城邦文化出版集團」的一個品牌,成立於1998年,經營的書系多元,包含旅行文學、探險經典、文史、社科、文學小說,以及本土華文作品,期望為全球中文讀者提供一個更開闊、可以縱橫古今、和全世界對話的新閱讀空間。

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還記得上課傳紙條的滋味嗎?——《池塘怪談》完整復刻千禧年,喚醒你荒誕的青春!
娛樂重擊_96
・2021/09/17 ・1510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!!

《池塘怪談》劇照。圖 / 金盞花大影業提供

今年八月,導演程偉豪與魚丁糸合作推出了《池塘怪談》,說劇也不是、說 MV 也不是,這其實是一場結合音樂與戲劇,前所未有的跨界合作。從未填詞的 Demo(樣本唱片)意境編排出十集具不同情緒的類迷你劇集,打造出一部荒誕幽默、腦洞大開的作品!

程偉豪與魚丁糸。圖 /《池塘怪談》臉書粉專。

其中,程偉豪套入「平行時空」的概念打造具奇幻感的故事,江小魚(林鶴軒 飾演)在車禍中失去記憶、落入池塘後,獨自穿越回和朋友們發生車禍那天。每集片尾 90 秒的歌曲就如線索一般,讓觀眾從「試聽」出發,了解影集核心概念,又或者先看影集再聽歌,同時是種「視聽」,內容與音樂雖各自獨立卻又緊密連結。

完整復刻千禧年元素,回味青春歲月的酸甜

回到 2004 年 5 月 30 日有什麼特別的呢?當時蘇打綠推出第一首單曲《空氣中的視聽與幻覺》,這個年代許多人也都曾經歷過,傳紙條、摺疊手機、老式電腦等等,還有《台灣龍捲風》中最經典的「甘安餒」!種種的復古元素喚醒了觀眾過去的記憶,而五位死黨間錯綜複雜的關係,就是因為書包中一張神祕信紙引起….

《池塘怪談》劇照。圖 / 金盞花大影業提供

七天內要轉發的連環信,為何現在失傳了?

在《池塘怪談》中,「幸運信」(或稱連環信)作為故事的關鍵道具,也乘載著現在正值 30 多歲人的青春回憶。大家比較熟悉的連環信,應該是結尾帶有「如果七天內不轉發,你就會…」這種帶有威脅的內容。「幸運信」最早可以追朔到中世紀的「來自天堂的信」(Himmelsbrief),據說這信是上帝直接寫給人間的,內容多半是傳說或道德提示,而最後一段必的內容定是「如果你不複製這封信,將有災難發生」。

在網路發達的現代,這類連環信也曾在社群媒體上風靡一時,但目前已逐漸變成「點名挑戰」的方式來運作,至於為什麼不再有「如果七天內不轉發,你就會…」的結尾,這是因為刑法第 305 條規定:「以加害生命、身體、自由、名譽、財產之事恐嚇他人,致生危害於安全者,處二年以下有期徒刑、拘役或九千元以下罰金。」

也就是說,如果你發送包含「如果七天內不轉發,你就會…」的訊息給某人,他是可以去警察局備案的!(等同於發送恐嚇信阿)

《池塘怪談》劇照。圖 / 金盞花大影業提供

而在劇情上,無論主角在哪個平行時空,最終都會面臨自己最不想要的結局。這樣的設計不只增加劇情張力,也讓主角必須直面自己最不想碰觸的核心問題。這個歷程其實與心理諮商十分類似!透過探索個案過去的想法,釐清真正需要解決的問題,並做出符合自己的改變與決定。

當然,心理諮商師是沒辦法把個案送回過去的!但使用不同層次的同理心(主觀、人際、客觀),也能做到釐清問題與協助個案做出選擇。

如果你也曾有過創傷,不妨透過這部別開生面的影集/電影,來自己跟自己開解一下吧~(就算要跳池塘也要跟小魚一樣選淺到腳踝的啊~)

延伸閱讀:

參考資料:

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娛樂重擊_96
3 篇文章 ・ 1 位粉絲
我們試圖跳脫傳統媒體看待娛樂新聞的框架,並找出新鮮有趣的切點,討論影視音產業中各種趨勢、生態與事件。我們的精神不是獨尊大明星、追逐八卦與走光畫面,而是想一起思考,在這個影視音傳播形態全面蛻變的陣痛期,我們能夠使些什麼力? 娛樂重擊其實在做知識傳播、替影視音產業做科普。我們結合新科技,用新形式帶領大家關注且正確討論一部作品、一個現象。希望幫你過濾掉滿天八卦是非流言,不讓作品與創作人成為茶餘飯後剔牙買單的笑談。

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想讓大腦變年輕?來點年輕的糞便吧!談談腸道微生物抗老化的可能
羅夏_96
・2021/08/31 ・4299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!!

近年來,腸道益生菌是非常熱門的話題,不少報章雜誌、廣告文宣、網路文章都大力推廣腸道益生菌,腸道微生物也在這十多年來逐漸成為熱門的研究主題。越來越多的研究指出,腸道微生物對人體健康的影響非常廣。而近期發表在 Nature Aging 上的研究更指出,腸道微生物也有逆轉老化的潛力[1]

腸內菌延緩老化的起源——梅契尼可夫

其實關於腸內菌能延緩老化的想法早在 19 世紀末就有了,該想法源於俄羅斯的微生物與免疫學家——埃黎耶.埃黎赫.梅契尼可夫[2]。梅契尼可夫是研究免疫系統的先驅,曾在 1908 年因吞噬作用的研究而得到諾貝爾生理醫學獎。除了在免疫學上的貢獻,梅契尼可夫也是首個提出腸道益生菌理論的人。

梅契尼可夫。圖/維基百科

梅契尼可夫在東歐旅行期間,發現當地有不少高齡人口,這就讓他好奇,這些人為何長壽?在分析當地人的飲食後,梅契尼可夫發現當地人常飲用發酵乳製品,而在分析這些發酵乳製品後,他發現其中含有各種乳酸菌。於是梅契尼可夫從微生物相互拮抗的觀點,推測乳酸菌在腸道中可以抑制病原菌的活性,從而達到延年益壽的功能。為了證實自己的推測,梅契尼可夫身體力行,天天飲用酸奶,並認為這正是讓他長壽的原因(梅契尼可夫活到 71 歲,在當時是很高壽了!)。

梅契尼可夫將自己對於腸道益生菌的想法寫成書籍出版,但沒有得到太多科學家的重視。不過,一位遠在日本的科學家 ——代田稔就受到梅契尼可夫的啟發,研究腸內菌與腸道健康之間的關係,並以此製作出風靡世界的乳酸菌飲料——養樂多。

風靡世界的乳酸菌飲料。圖/Yakult

腸道微生物與老化的關係

人體的腸道中居住著眾多微生物,包括細菌、真菌和病毒。最初人們以為腸道微生物只是協助消化食物,不過後來發現,腸道微生物對人體的健康可謂影響深遠,從免疫、消化到神經等都會受到牠們的影響[3]

而隨著對腸道微生物的研究越多,科學家們就發現越多腸道微生物與老化間的關係。例如有研究指出,腸道微生物的組成改變,與老年的健康狀態有關聯[4];也有研究表明老化會使腸道微生物群和免疫系統產生變化,並與認知能力下降和焦慮有關[5];今年 7 月發表在 Nature 上的研究指出,長壽的人有著特殊的腸內菌群。這些腸內菌能調節人體的代謝與免疫反應,並能產生抑制有害細菌生長的特殊膽汁酸,而這就使這些長壽的人有著更好的健康狀態[6]

腸道微生物的組成與老年的健康狀態有關。圖/GeSIDA

不過上述的研究都只顯示兩者間的關聯,無法說明其中的因果關係。但這些發現讓科學家們重新考慮梅契尼可夫當年的想法:即腸道微生物是否有延年益壽,甚至逆轉老化的可能?而 2017 年一個關於非洲青鱂魚(Nothobranchius furzeri)的的研究,似乎就提供一個不錯的證據。研究人員在給年老青鱂魚食用年輕青鱂魚的糞便後,年老青鱂魚的腸道微生物組成就和年輕青鱂魚的幾乎一致。而這些腸道微生物組成改變的年老青鱂魚,不僅壽命延長了 41%,其活動力也和年輕青鱂魚相當[7]。雖然該研究並不知道為何年輕青鱂魚的腸道微生物能延長壽命及增加運動能力,但他們推測這與免疫反應有關。

而愛爾蘭科克大學的神經學教授—— John Cryan 和其研究團隊就想更深入了解,這種將腸道微生物的移植方法,在哺乳動物身上是否也有延緩老化的效果。

年老青鱂魚食用年輕青鱂魚的糞便後,其腸道微生物組成竟與年輕青鱂魚的幾乎一致。圖/維基百科

老化對大腦的影響

不少研究指出,老化會改變人體的代謝與免疫反應,而這些改變會進一步讓大腦的認知能力產生衰退,其中就包括海馬迴相關的認知障礙[8]。而現在已知,腸道微生物對於人體的代謝與免疫有至關重要的影響。於是 Cryan 推測,可以透過改變腸道微生物來改善代謝與免疫反應,並減緩大腦的老化。

在他先前的研究中,已證實讓中年小鼠長期服用能改變腸道微生物組成的益生元菊粉,可以降低免疫系統因老化引起的發炎反應,更能減緩大腦的老化[9]。但這個研究同樣不清楚腸道微生物本身和延緩大腦衰老之間的因果關係。因此 Cryan 和他的團隊決定以小鼠為模型,重複前文提及的糞便移植試驗,以此觀察腸道微生物本身對於老化的直接影響為何。

移植年輕小鼠的便便,對老年小鼠有何影響?

為了確定年輕小鼠的糞便微生物是否能改善因老化引起的免疫反應和認知衰退,Cryan 的研究團隊收集了 3-4 個月的年輕小鼠的糞便,並將其移植到老年小鼠身上,然後對小鼠進行各項細胞與生理檢測。

實驗的示意圖。圖/參考資料1

研究團隊首先確認,移植了年輕小鼠的糞便 4 周後,老年小鼠的腸道微生物組成就和年輕小鼠非常接近。接著他們發現,糞便移植後的老年小鼠,其短鏈脂肪酸的代謝會產生改變,而短鏈脂肪酸目前已知會參與調節免疫細胞功能[10]

正如前文所提到,老化會改變免疫反應,而這會進一步影響到大腦的認知功能。因此研究團隊想先確認,移植糞便的老年小鼠,其免疫系統是否也會有所改變。在一般老年小鼠,其腸道周邊的免疫細胞大多是與發炎相關的。但在糞便移植後,腸道周邊的免疫細胞就不再是與發炎相關了。而這證實了,腸道微生物確實能改變免疫反應。

接著研究團隊想確認免疫反應的改變,是否會進一步影響到大腦。而他們選定的觀察目標,是大腦中的小膠質細胞。小膠質細胞作為中樞神經系統中的免疫細胞,除了引起發炎反應、清除病原體和損傷的神經細胞外,其所分泌的細胞素也是支持神經細胞生長與可塑性的重要訊號。正常的老年小鼠,其大腦中的小膠質細胞大多處於發炎狀態,而且也不太分泌支持神經細胞的相關細胞素。但上述的情況,在移植糞便後皆有改善。

大腦老化的一個特徵,就是記憶和認知功能的衰退,而這很大程度與海馬迴有關。於是研究團隊也比較了一般老年小鼠和糞便移植的老年小鼠間,海馬迴的基因表現模式。結果顯示,糞便移植的老年小鼠,其海馬迴的基因表現模式確實很接近年輕小鼠。另外結合前面的小膠質細胞觀察結果,海馬迴附近的小膠質細胞也會分泌支持神經細胞的相關細胞素,而這對於提升小鼠的記憶、學習和認知是有幫助的。因此研究團隊認為,移植糞便後的老年小鼠,其記憶與認知能力應該也會有所提升。

研究團隊通過莫里斯水迷宮測試來觀察小鼠的記憶與認知能力。一般小鼠在進入水迷宮後找到隱藏平台的時間,會隨著老化而逐漸增加,但這種狀況在糞便移植後則有所改善,表明這種移植改善了因老化所造成的記憶和認知功能的衰退。此外在後續其他有關短期記憶的測試中,糞便移植都能有效提升老年小鼠的表現。

總之,在一系列關於學習與記憶的認知測試中,年輕小鼠的腸道微生物確實在某種程度上,改善了老化對於大腦認知衰退的影響。

莫里斯水迷宮示意。從小鼠找到隱藏平台的時間來推斷小鼠的空間記憶和認知能力的測試。圖/維基百科

腸道微生物逆轉老化的可能

所以,糞便移植是能改善甚至逆轉老化的好方法嗎?恐怕不是。

首先,研究團隊並不知道究竟是「哪種」腸道微生物造成這個影響。雖然他們推測很可能是腸球菌屬(Enterococcus)的細菌,但腸道微生物可是非常複雜的,細菌很可能只是其中一個因素,病毒與真菌的角色同樣也該被考慮。

第二是機制不明。雖然研究團隊推測腸道微生物是透過其所分泌的「次級代謝物」來影響免疫和大腦,但要找出次級代謝物並確認其功能,那可是浩大工程,而且也必須考慮這些次級代謝物之間的拮抗與協同作用。

第三是抗老化不完全。雖然在糞便移植後,老年小鼠的認知能力確實有提升,但老年小鼠的神經細胞相較年輕小鼠仍舊少得多,這顯示神經系統仍處於退化的狀態。另外研究也沒有說明,這些移植後的老年小鼠,其壽命是否有增加。

最後是適用性問題。小鼠跟人類可不同,他們從基因、飲食到腸道微生物群在研究中都非常明確,因此從牠們身上得到的結果,無法回推到人類身上。其實這點,Cryan 在文章也明確表示,不要過度解釋這些在小鼠身上的結果。現在研究還處於早期階段,要想將這些發現轉化到人類身上,還有非常多的工作。

雖然這個研究仍有不少問題需要回答,目前看來想通過糞便移植來讓大腦恢復活力,似乎也不是好方法,但這個研究提供了抗老化的新思路。或許抗老化的重點並不只在於延長壽命,而是在老化的過程中,能保持更長的健康狀態。而透過飲食和細菌治療等方式,在促進腸道健康的同時,提升免疫力並保持大腦的年輕,似乎就是個不錯的想法。

或許這個研究應證了那經典的廣告台詞:「腸道顧好,人不會老~」。
所以為了你的健康與長壽,多重視你肚子裡的夥伴吧 ~

參考資料

  1. Boehme, M., Guzzetta, K.E., Bastiaanssen, T.F.S. et al. Microbiota from young mice counteracts selective age-associated behavioral deficits. Nat Aging 1, 666–676 (2021).
  2. 埃黎耶·埃黎赫·梅契尼可夫
  3. Lynch SV, Pedersen O. The Human Intestinal Microbiome in Health and Disease. N Engl J Med. 2016 Dec 15;375(24):2369-2379.
  4. Claesson, M., Jeffery, I., Conde, S. et al. Gut microbiota composition correlates with diet and health in the elderly. Nature 488, 178–184 (2012)
  5. Scott KA, Ida M, Peterson VL, Prenderville JA, Moloney GM, Izumo T, Murphy K, Murphy A, Ross RP, Stanton C, Dinan TG, Cryan JF. Revisiting Metchnikoff: Age-related alterations in microbiota-gut-brain axis in the mouse. Brain Behav Immun. 2017 Oct;65:20-32.
  6. Sato, Y., Atarashi, K., Plichta, D.R. et al. Novel bile acid biosynthetic pathways are enriched in the microbiome of centenarians. Nature (2021). 
  7. Smith, P., Willemsen, D., Popkes, M., Metge, F., Gandiwa, E., Reichard, M., & Valenzano, D. R. (2017). Regulation of life span by the gut microbiota in the short-lived African turquoise killifish. elife, 6, e27014.
  8. Bettio LEB, Rajendran L, Gil-Mohapel J. The effects of aging in the hippocampus and cognitive decline. Neurosci Biobehav Rev. 2017 Aug;79:66-86
  9. Boehme, M., van de Wouw, M., Bastiaanssen, T.F.S. et al. Mid-life microbiota crises: middle age is associated with pervasive neuroimmune alterations that are reversed by targeting the gut microbiome. Mol Psychiatry 25, 2567–2583 (2020)
  10. Dalile, B., Van Oudenhove, L., Vervliet, B. et al. The role of short-chain fatty acids in microbiota–gut–brain communication. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 16, 461–478 (2019).
  11. 小膠質細胞
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羅夏_96
52 篇文章 ・ 428 位粉絲
同樣的墨跡,每個人都看到不同的意象,也都呈現不同心理狀態。人生也是如此,沒有一人會體驗和看到一樣的事物。因此分享我認為有趣、有價值的科學文章也許能給他人新的靈感和體悟