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揭開大腦神經網絡的奧秘–磁振造影新技術發現嚴謹的三維結構

活躍星系核_96
・2012/03/31 ・1622字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 626 ・十年級

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腦神經相關的精神疾病如何防治?以及大腦的奧秘為何?一直是醫學界的重大挑戰!因為人類大腦約有一千億個神經元細胞,每一個神經元細胞都延伸出細長的神經纖維作為連結到其他神經元的通路。成千上萬的神經元細胞經由更多更密而無法細數的神經纖維互相連結,看似高度複雜的神經連結究竟遵循何種規則來精確的傳遞訊號而不失真?與精神相關的疾病是否有預防與治療的有效途徑?臺大醫學院曾文毅教授與哈佛醫學院 Van Jay Wedeen 教授發表在最新一期的《科學》的研究成果,首度發現了腦神經網絡的三維結構,可望揭開許多大腦之謎。

猴腦神經纖維在各處都呈現三維網格的結構,而且遵循體軸的方向排列。
猴腦神經纖維在各處都呈現三維網格的結構,而且遵循體軸的方向排列。

曾教授及研究團隊利用磁振造影發現不同種類的猴子大腦神經纖維是以簡單的三維網格結構所組成,就像棋盤格線相互垂直正交排列。三維網格結構正好平行生物體的前後、左右、上下三個軸向排列。神經纖維組織的架構竟然是如此簡單規律的幾何結構,並遵循身體的三個軸向是很出乎科學家意料之外的,因為這種情形在機率上幾乎是零。這種符合立體空間向度的三維結構,正可以說明人類腦部如何正確的判讀空間資訊的立體位置

這種簡單的立體三維結構在過去從未被發現過,主因是傳統的組織染色切片只能觀察到局部少數的神經纖維,就好像見樹不見林,無法掌握整體的結構形態。

而曾教授研究團隊運用一種先進的影像技術-水分子擴散頻譜造影(Diffusion Spectrum Imaging, DSI)來偵測神經纖維的方向及長度,從而重建出大腦中的神經纖維結構。由於目前的科技水平仍無法獲得活體大腦完整精確的神經纖維影像,因此研究團隊利用離體猴腦進行超高解析度的擴散頻譜造影影像掃瞄,才發現這個簡單的三維網格結構。

研究結果顯示三維網格結構普遍存在於四種不同種類的猴子,而後續的研究亦已發現,人腦也存在類似猴腦的三維網格結構。

此網格結構有助於了解大腦網路互相連結的發育與演化途徑。首先,神經纖維很可能按照身體主軸的三個方向,發展成一個規則的「棋盤式神經纖維網」。腦神經元細胞再透過此謹然有序的「交通網絡」與遠端神經元細胞傳遞訊息。如此可確保訊息能精確的傳到遠端對應的神經元細胞。目前科學家已經運用此網格結構來探討精神疾病的現象和診斷。神經科學研究結果已顯示一些精神疾病可能源自於腦神經連結的問題。因此,網格結構的排列異常有可能成為精神疾病的生物標記。換言之,我們可以藉由觀察網格結構之異常,早期診斷精神疾病。我們也可以透過觀察網格結構之變化,來追蹤精神藥物的療效。

由於人腦具有高度複雜的皮質,目前臨床使用的磁振造影儀還無法清楚看到人腦的神經網格結構。此問題的關鍵在於磁振造影的核心元件「梯度線圈」所產生的磁場梯度不夠強,因此達不到所需之解析度。有鑑於精神疾病的日益增加,及早期診斷控制的重要性,美國國家衛生院從2010年發起了「人腦連結體計畫」,資助哈佛大學麻省綜合醫院建置了一臺研究型磁振造影儀。相較於臨床磁振造影儀,此研究型機器可提供八倍之多的磁場梯度,有助於科學家們觀察活體人腦的神經網絡。事實上, 人腦的研究已成為基因研究的下一個最受重視的重大科學研究計畫。

在此同時,臺灣經濟部從 2011 年年底開始,經由學界科專計畫資助曾教授團隊發展腦連結體磁振造影系統。經濟部希望透過此計畫培育高階醫療器材研發人才,進而帶動臺灣的醫療器材產業。曾教授研究團隊現正與國內外醫學中心密切合作,針對精神分裂,過動症,自閉症,失智症,癲癇症及中風等六大神經精神疾病進行研究。預計於2014年在臺灣做出第一臺腦連結體磁振造影原型系統,建立正常人及精神疾病腦連結體資料庫。期望能夠透過先進的醫療科技揭開人類精神疾病的神秘面紗。

(本文由台大提供,PanSci 編輯)

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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AI 是理科「主場」? AI 也可以成為文科人的助力!
研之有物│中央研究院_96
・2022/08/13 ・5646字 ・閱讀時間約 11 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪撰文/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

AI 的誕生,文理缺一不可

人工智慧(Artificial Intelligence,簡稱 AI)在 21 世紀的今日已大量運用在生活當中,近期掀起熱議的聊天機器人 LaMDA、特斯拉自駕系統、AI 算圖生成藝術品等,都是 AI 技術的應用。多數 AI 的研發秉持改善人類生活的人文思維,除了仰賴工程師的先進技術,更需要人文社會領域人才的加入。

中央研究院「研之有物」專訪院內人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員,帶大家釐清什麼是 AI?文科人與工程師合作時,需具備什麼基本 AI 知識?AI 如何應用在人文社會領域的工作當中?

中央研究院人文社會科學研究中心蔡宗翰研究員。圖/研之有物

詩詞大對決:人與 AI 誰獲勝?

一場緊張刺激的詩詞對決在線上展開!人類代表是有「AI 界李白」稱號的蔡宗翰研究員,AI 代表則是能秒速成詩的北京清華九歌寫詩機器人,兩位以「人工智慧」、「類神經」為命題創作七言絕句,猜猜看以下兩首詩各是誰的創作?你比較喜歡哪一首詩呢?

猜猜哪首詩是 AI 做的?哪首詩是人類做的?圖/研之有物

答案揭曉!A 詩是蔡宗翰研究員的創作,B 詩是寫詩機器人的創作。細細賞讀可發覺,A 詩的內容充滿巧思,為了符合格律,將「類神經」改成「類審經」;詩中的「福落天赦」是「天赦福落」的倒裝,多念幾次會發現,原來是 Google 開發的機器學習開源軟體庫「Tensor Flow」的音譯;而「拍拓曲」則是 Facebook 開發的機器學習庫「Pytorch」的音譯,整首詩創意十足,充滿令人會心一笑的魅力!

相較之下,B 詩雖然有將「人工」兩字穿插引用在詩中,但整體內容並沒有呼應命題,只是在詩的既有框架內排列字句。這場人機詩詞對決明顯由人類獲勝!

由此可見,當前的 AI 缺乏創作所需的感受力與想像力,無法做出超越預先設定的創意行為。然而,在不久的將來,AI 是否會逐漸產生情感,演變成電影《A.I. 人工智慧》中渴望人類關愛的機器人?

AI 其實沒有想像中聰明?

近期有一則新聞「AI 有情感像 8 歲孩童?Google 工程師爆驚人對話遭停職」,讓 AI 是否已發展出「自我意識」再度成為眾人議論的焦點。蔡宗翰研究員表示:「當前的 AI 還是要看過資料、或是看過怎麼判讀資料,經過對應問題與答案的訓練才能夠運作。換而言之,AI 無法超越程式,做它沒看過的事情,更無法替人類主宰一切!

會產生 AI 可能發展出情感、甚至主宰人類命運的傳言,多半是因為我們對 AI 的訓練流程認識不足,也缺乏實際使用 AI 工具的經驗,因而對其懷抱戒慎恐懼的心態。這種狀況特別容易發生在文科人身上,更延伸到文科人與理科人的合作溝通上,因不了解彼此領域而產生誤會與衝突。如果文科人可以對 AI 的研發與應用有基本認識,不僅能讓跨領域的合作更加順利,還能在工作中應用 AI 解決許多棘手問題。

「職場上常遇到的狀況是,由於文科人不了解 AI 的訓練流程,因此對 AI 產生錯誤的期待,認為辛苦標注的上千筆資料,應該下個月就能看到成果,結果還是錯誤百出,準確率卡在 60、70% 而已。如果工程師又不肯解釋清楚,兩方就會陷入僵局,導致合作無疾而終。」蔡宗翰研究員分享多年的觀察與建議:

如果文科人了解基本的 AI 訓練流程,並在每個訓練階段協助分析:錯誤偏向哪些面向?AI 是否看過這方面資料?文科人就可以補充缺少的資料,讓 AI 再進行更完善的訓練。

史上最認真的學生:AI

認識 AI 的第一步,我們先從分辨什麼是 AI 做起。現在的數位工具五花八門,究竟什麼才是 AI 的應用?真正的 AI 有什麼樣的特徵?

基本上,有「預測」功能的才是 AI,你無法得知每次 AI 會做出什麼判斷。如果只是整合資料後視覺化呈現,而且人類手工操作就辦得到,那就不是 AI。

數位化到 AI 自動化作業的進程與舉例。圖/研之有物

蔡宗翰研究員以今日常見的語音辨識系統為例,大家可以試著對 Siri、Line 或 Google 上的語音辨識系統講一句話,你會發現自己無法事先知曉將產生什麼文字或回應,結果可能正是你想要的、也可能牛頭不對馬嘴。此現象點出 AI 與一般數位工具最明顯的不同:AI 無法百分之百正確!

因此,AI 的運作需建立在不斷訓練、測試與調整的基礎上,盡量維持 80、90% 的準確率。在整個製程中最重要的就是訓練階段,工程師彷彿化身老師,必須設計一套學習方法,提供有助學習的豐富教材。而 AI 則是史上最認真的學生,可以穩定、一字不漏、日以繼夜地學習所有課程。

AI 的學習方法主要分為「非監督式學習」、「監督式學習」。非監督式學習是將大批資料提供給 AI,讓其根據工程師所定義的資料相似度算法,逐漸學會將相似資料分在同一堆,再由人類檢視並標注每堆資料對應的類別,進而產生監督式學習所需的訓練資料。而監督式學習則是將大批「資料」和「答案」提供給 AI,讓其逐漸學會將任意資料對應到正確答案。

圖/研之有物

學習到一定階段後,工程師會出試題,測試 AI 的學習狀況,如果成績只有 60、70 分,AI 會針對答錯的地方調整自己的觀念,而工程師也應該與專門領域專家一起討論,想想是否需補充什麼教材,讓 AI 的準確率可以再往上提升。

就算 AI 最後通過測試、可以正式上場工作,也可能因為時事與技術的推陳出新,導致準確率下降。這時,AI 就要定時進修,針對使用者回報的錯誤進行修正,不斷補充新的學習內容,讓自己可以跟得上最新趨勢。

在了解 AI 的基本特徵與訓練流程後,蔡宗翰研究員建議:文科人可以看一些視覺化的操作影片,加深對訓練過程的認識,並實際參與檢視與標注資料的過程。現在網路上也有很多 playground,可以讓初學者練習怎麼訓練 AI,有了上述基本概念與實務經驗,就可以跟工程師溝通無礙了。

AI 能騙過人類,全靠「自然語言處理」

AI 的應用領域相當廣泛,而蔡宗翰研究員專精的是「自然語言處理」。問起當初想投入該領域的原因,他充滿自信地回答:因為自然語言處理是「AI 皇冠上的明珠」!這顆明珠開創 AI 發展的諸多可能性,可以快速讀過並分類所有資料,整理出能快速檢索的結構化內容,也可以如同真人般與人類溝通。

著名的「圖靈測試」(Turing Test)便證明了自然語言處理如何在 AI 智力提升上扮演關鍵角色。1950 年代,傳奇電腦科學家艾倫・圖靈(Alan Turing)設計了一個實驗,用來測試 AI 能否表現出與人類相當的智力水準。首先實驗者將 AI 架設好,並派一個人操作終端機,再找一個第三者來進行對話,判斷從終端機傳入的訊息是來自 AI 或真人,如果第三者無法判斷,代表 AI 通過測試。

圖靈測試:AI(A)與真人(B)同時傳訊息給第三者(C),如果 C 分不出訊息來自 A 或 B,代表 AI 通過實驗。圖/研之有物

換而言之,AI 必須擁有一定的智力,才可能成功騙過人類,讓人類不覺得自己在跟機器對話,而這有賴自然語言處理技術的精進。目前蔡宗翰的研究團隊有將自然語言處理應用在:人文研究文本分析、新聞真偽查核,更嘗試以合成語料訓練臺灣人專用的 AI 語言模型。

讓 AI 替你查資料,追溯文本的起源

目前幾乎所有正史、許多地方志都已經數位化,而大量數位化的經典更被主動分享到「Chinese Text Project」平台,讓 AI 自然語言處理有豐富的文本資料可以分析,包含一字不漏地快速閱讀大量文本,進一步畫出重點、分門別類、比較相似之處等功能,既節省整理文本的時間,更能橫跨大範圍的文本、時間、空間,擴展研究的多元可能性。

例如我們想了解經典傳說《白蛇傳》是怎麼形成的?就可以應用 AI 進行文本溯源。白蛇傳的故事起源於北宋,由鎮江、杭州一帶的說書人所創作,著有話本《西湖三塔記》流傳後世。直至明代馮夢龍的《警世通言》二十八卷〈白娘子永鎮雷峰塔〉,才讓流傳 600 年的故事大體成型。

我們可以透過「命名實體辨識技術」標記文本中的人名、地名、時間、職業、動植物等關鍵故事元素,接著用這批標記好的語料來訓練 BERT 等序列標注模型,以便將「文本向量化」,進而找出給定段落與其他文本的相似之處。

經過多種文本的比較之後發現,白蛇傳的原型可追溯自印度教的那伽蛇族故事,傳說那伽龍王的三女兒轉化成佛、輔佐觀世音,或許與白蛇誤食舍利成精的概念有所關連,推測印度神話應該是跟著海上絲路傳進鎮江與杭州等通商口岸。此外,故事的雛型可能早從唐代便開始醞釀,晚唐傳奇《博異志》便記載了白蛇化身美女誘惑男子的故事,而法海和尚、金山寺等關鍵人物與景點皆真實存在,金山寺最初就是由唐宣宗時期的高僧法海所建。

白蛇傳中鎮壓白娘子的雷峰塔。最早為五代吳越王錢俶於 972 年建造,北宋宣和二年(1120 年)曾因戰亂倒塌,大致為故事雛形到元素齊全的時期。照片中雷峰塔為 21 世紀重建。圖/Wikimedia

在 AI 的協助之下,我們得以跨時空比較不同文本,了解說書人如何結合印度神話、唐代傳奇、在地的真人真事,創作出流傳千年的白蛇傳經典。

最困難的挑戰:AI 如何判斷假新聞

除了應用在人文研究文本分析,AI 也可以查核新聞真偽,這對假新聞氾濫的當代社會是一大福音,但對 AI 來說可能是最困難的挑戰!蔡宗翰研究員指出 AI 的弱點:

如果是答案和數據很清楚的問題,就比較好訓練 AI。如果問題很複雜、變數很多,對 AI 來說就會很困難!

困難點在於新聞資訊的對錯會變動,可能這個時空是對的,另一個時空卻是錯的。雖然坊間有一些以「監督式學習」、「文本分類法」訓練出的假新聞分類器,可輸入當前的新聞讓機器去判讀真假,但過一段時間可能會失準,因為新的資訊源源不絕出現。而且道高一尺、魔高一丈,當 AI 好不容易能分辨出假新聞,製造假新聞的人就會破解偵測,創造出 AI 沒看過的新模式,讓先前的努力功虧一簣。

因此,現在多應用「事實查核法」,原理是讓 AI 模仿人類查核事實的過程,尋找權威資料庫中有無類似的陳述,可用來支持新聞上描述的事件、主張與說法。目前英國劍橋大學為主的學者群、Facebook 與 Amazon 等業界研究人員已組成 FEVEROUS 團隊,致力於建立英文事實查核法模型所能運用的資源,並透過舉辦國際競賽,廣邀全球學者專家投入研究。

蔡宗翰教授團隊 2021 年參加 FEVEROUS 競賽勇奪全球第三、學術團隊第一後,也與合作夥伴事實查核中心及資策會討論,正著手建立中文事實查核法模型所需資源。預期在不久的將來,AI 就能幫讀者標出新聞中所有說法的資料來源,節省讀者查證新聞真偽的時間。

AI 的無限可能:專屬於你的療癒「杯麵」

想像與 AI 共存的未來,蔡宗翰研究員驚嘆於 AI 的學習能力,只要提供夠好、夠多的資料,幾乎都可以訓練到讓人驚訝的地步!圖/研之有物

AI 的未來充滿無限可能,不僅可以成為分類與查證資料的得力助手,還能照護並撫慰人類的心靈,這對邁入高齡化社會的臺灣來說格外重要!許多青壯年陷入三明治人(上有老、下有小要照顧)的困境,期待有像動畫《大英雄天團》的「杯麵」(Baymax)機器人出現,幫忙分擔家務、照顧家人,在身心勞累時給你一個溫暖的擁抱。

機器人陪伴高齡者已是現在進行式,新加坡南洋理工大學 Gauri Tulsulkar 教授等學者於 2021 年發表了一項部署在長照機構的機器人實驗。這名外表與人類相似的機器人叫「娜丁」(Nadine),由感知、處理、互動等三層架構組成,可以透過麥克風、3D和網路鏡頭感知用戶特徵、所處環境,並將上述資訊發送到處理層。處理層會依據感知層提供的資訊,連結該用戶先前與娜丁互動的記憶,讓互動層可以進行適當的對話、變化臉部表情、用手勢做出反應。

長照機構的高齡住戶多數因身心因素、長期缺乏聊天對象,或對陌生事物感到不安,常選擇靜默不語,需要照護者主動引導。因此,娜丁內建了注視追蹤模型,當偵測到住戶已長時間處於被動狀態,就會自動發起話題。

實驗發現,在娜丁進駐長照機構一段時間後,住戶有一半的天數會去找她互動,而娜丁偵測到的住戶情緒多為微笑和中性,其中有 8 位認知障礙住戶的溝通能力與心理狀態有明顯改善。

照護機器人娜丁的運作架構。圖/研之有物

至於未來的改進方向,研究團隊認為「語音辨識系統」仍有很大的改進空間,需要讓機器人能配合老年人緩慢且停頓較長的語速,音量也要能讓重聽者可以清楚聽見,並加強對方言與多語混雜的理解能力。

臺灣如要發展出能順暢溝通的機器人,首要任務就是要開發一套臺灣人專用的 AI 語言模型,包含華語、臺語、客語、原住民語及混合以上兩種語言的理解引擎。這需花費大量人力與經費蒐集各種語料、發展預訓練模型,期待政府能整合學界與業界的力量,降低各行各業導入 AI 相關語言服務的門檻。

或許 AI 無法發展出情感,但卻可以成為人類大腦的延伸,協助我們節省處理資料的時間,更可以心平氣和地回應人們的身心需求。與 AI 共存的未來即將來臨,如何讓自己的行事邏輯跟上 AI 時代,讓 AI 成為自己的助力,是值得你我關注的課題。

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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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切開左、右腦間的3億條神經纖維束後,會發生什麼事?——《全腦人生》
天下文化_96
・2022/08/22 ・3699字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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一刀切開大腦的糾葛!

我挺幸運,1970 年代末期身為大學生的我,親眼目睹神經科學邁向主流,舉世聞名的裂腦手術也備受矚目:史培利(Roger Sperry)博士將數名癲癇病人左右腦之間的連結切斷。

我保守一點說好了,他的研究迷得我神魂顛倒。

不曉得有沒有人也對大腦研究充滿嚮往?圖/elements.envato

史培利施以連合帶切開術(commissurotomy),將胼胝體切斷,連結兩個大腦半球之間的近三億條神經軸突纖維束於是斷開,成功防止不正常放電情形波及另一個半腦。

裂腦手術還揭開另一項優勢:葛詹尼加(Michael Gazzaniga)博士對這類病人執行心理實驗,深究胼胝體切斷後、兩半腦分別運作的模式,研究結果斐然。

我這初出茅廬的神經科學家,尤其著迷於這些實驗有如《化身博士》(Strange Case of  Dr. Jekyll and Mr. Hyde)的故事:兩個大腦半球在心理學及解剖學上的能力涇渭分明。顯然兩個半腦中間的連結切斷後,裂腦病人的行為就像是兩個獨特的人格,表現通常背道而馳。

左右腦分開後,會發生什麼事?

部分病人身上,「占據」右腦的人格表現出的意向與行為,會與「占據」左腦的人格恰恰相反。舉例來說,一名男士想用左手(右腦)打老婆,右手(左腦)則同時保護老婆。其他時候顯然也出現相同狀況:他一手使勁拉下褲子,另一手卻同時替自己拉上。

另一名病人剛好是個孩子,則是左右腦言詞不一致。問及人生目標時,他右腦說長大想當賽車手,左腦卻想當製圖師。

還有一位病人提到,她每天早上選衣服時,都要爭鬥一番,左右手好比同極相斥的磁鐵,各有既定喜好,早就描繪好自己當天該穿什麼。她去雜貨店買吃的,兩個半腦想要的食物也天差地別。她手術過後一年多,才有辦法駕馭單一意向,有意識的遏止兩個意見相左的人格在內心激烈交戰。

你能想像你的大腦裡面有兩個不同的想法一直在作對嗎?圖/pixabay

你讀到這些故事,務必了解,這些經過連合帶切開術的病人在解剖學上和你我的唯一差異,在於我們的兩個大腦半球之間有胼胝體連結,互相溝通。

科學家理解到,以神經解剖學而言,大部分的連合纖維本質屬於抑制性,運作時,訊息是從一個腦半球的某組細胞,跑到另一腦半球對應的那組細胞。兩個腦半球的細胞隨時為活躍狀態,但對應的腦半球細胞群卻是分別處在支配與抑制的狀態。

如此一來,一個腦半球即有能力抑制另一個腦半球對應的細胞群,支配特定細胞群的功能。例如,我們專心聽某人所說的詞彙及意義時(左腦),比較不會專注於對方的語調變化或情緒內容(右腦)—— 但這反而是對方真正打算溝通的事情,反之亦然。譬如,有沒有人曾對你大吼,說你根本沒聽到重點,而你錯愕不已?

既然上天給你一對腦,為何只用一邊呢?

1970 年代和 1980 年代,社會上對裂腦研究的反應有點過於熱烈,著重開發「右腦」或「左腦」的社群課程如雨後春筍冒出,許多學校甚至積極投入,設計出可以刺激一個半腦或兩個半腦的課程。

左腦人及右腦人的刻板印象進入主流:左腦人表現較有條理、準時、注重細節,右腦人點子多、創新、運動發達。

可惜,在大家痴迷左右腦之際,許多家長想讓孩子贏在起跑點,策略卻是讓孩子接觸適合其天賦的課程。沒錯,這合情合理,畢竟家長希望孩子因拿手之事獲得回報。

不過,若家長希望孩子全腦、全方位均衡發展,較完善的方式應該是鼓勵孩子參與自己並不拿手的活動。例如,若孩子具左腦優勢,擅長科學及數學,可以鼓勵他們參加戶外活動,到林間探索與蒐集資料,也可以引導擅長運動及藝術的孩子發揮創意,設計超酷的科展作品,參加衡量某類表現的科學展覽會。

由於過去四十年來,家長只著重激發單個半腦的優勢,造成孩子的能力朝向兩極端發展。目前有些著作及教學技巧專門開發不慣用的腦半球,例如至今仍廣為使用的經典之作《像藝術家一樣思考》(Drawing on the Right Side of the Brain)。

Heart Love GIF by nerdbugs
不慣用的腦半球也應該要適度的刺激,才能更均衡的發展。圖/GIPHY

另外,你不必費勁就能發現,行銷人員如何善用策略,瞄準我們對右腦或左腦的偏好。就連電腦作業系統也符合這種分野:一般認為 蘋果產品直指右腦創造力,任何微軟的可笑產品則直指左腦分析力。還記得黑莓機嗎?這機子則是用來讓我的右腦哀哀叫。

左、右腦獨立運作?這是迷思!

依此種刻板印象推廣的科普知識五花八門,旨在開發左右半腦的潛能。除此之外,也有成山成海的實證科學,清楚描繪左右半腦在解剖學及功能上的差異。

如想知道半世紀以來,科學家在巨觀與微觀方面發現了哪些差異,英國精神科醫師麥基爾克里斯特(Iain McGilchrist)博士的《主人與使者》描寫得深入淺出,亦蒐羅最新的研究內容。

如想了解哈佛精神科醫師如何與左右腦人格合作,協助精神病人復原,不妨閱讀薛佛(Fredric Schiffer)博士的《雙腦革命》,著實教人大長見識;該書甚至敘述了兩個人格有多麼相異:其中一個人格體驗到的疼痛感,另一個人格真的會感覺不到,或是也不會表現出來。

若想知道處理心理健康問題的替代工具,史華茲(Richard Schwartz)博士的內在家族系統值得一試;該模型有助辨識一個人的部分性格,以便互相合作,找出健康的解決之道。上述書籍與工具皆發人深省,可幫助大家知曉大腦的奧祕。

本來左右腦就會持續造就任一經驗時刻的整體經驗,所以我的意思並不是左腦或右腦獨立運作。

現代科技顯示,任何時刻兩個半腦顯然皆會造就神經系統的輸入、經驗與輸出。然而如我先前所述,腦細胞的標準做法,就是支配並抑制對應部位的腦細胞,因此,除非死亡,腦部在任何情況下,都不是全開機或全關機的狀態。

人類的性格,究竟是怎麼被塑造出來的?

想了解大腦運作,自然會提出這問題:「一群腦細胞到底怎麼可能合作打造一種人格?」我可不是第一個提出這問題的人,我也不是第一個經歷腦部創傷、性格大變、創傷細胞復原然後重拾舊迴路、舊技能組合、舊人格特質的人。

不過,我大概是第一位歷經腦部創傷及復原、踏上求解之路的神經解剖學家,率先深入探查自己大腦神經與心理方面的運作模式,並獲得四大人格的獨到見解。

Pink And Blue Animation GIF by palerlotus
明明都是神經細胞,為甚麼卻有各種不同的人格?圖/GIPHY

腦細胞是美妙的小生物,形態大小各異,其設計說明了執行特定功能的能力。例如,位在兩個半腦主要聽覺皮質區的神經元具有獨特形狀,能處理聲音資訊;其他連結不同腦部區域的神經元,形狀也適合其功能,運動系統的神經元更不例外。

值得注意的是,從神經解剖學的角度來看,每個人的腦部神經元本身以及互相連結的方式,基本上並無二致。

從結構上來看,每個人的大腦皮質最外層的隆起與溝渠根本一模一樣,而且相像到——如果你腦部特定區域受損,我腦部該區域也受損,那我倆喪失的功能也一模模一樣樣。以運動皮質為例,如果你和我某個半腦的特定細胞群都受損,我們的身體超有可能在同樣的部位癱瘓。

左腦、右腦到底有甚麼差異?

左右半腦固有功能的差異在於,神經元處理資訊時,各有獨特方式。

先說左腦,左腦神經元其實是以線性方式運作:會先接收一個想法,拿這個想法和下一個想法互相比較,接著再拿這些想法的副產物和再下一個想法互相比較。

由此可知,左腦能以次序方式思考。例如,我們知道必須先發動引擎,才能打檔。左腦可是令人嘆為觀止的序列處理器,不僅創造抽象的線性(例如1 + 1 = 2),還為我們展現出時間性,將時間以線性感,分割成過去、現在與未來。

右腦神經元則完全不是用來建立線性次序,反而有如平行處理器,可引進多條資料流,同時顯示單一的複雜經驗時刻。記憶是由兩個腦半球共同創造,右腦則替記憶的創造成果增添深度,豐厚了此時此地的面貌。

儘管許多腦細胞負責執行顯而易見的工作,例如理解語言或呈現視覺,其他神經元卻負責創造想法或情緒。

「模組」這詞就是用來說明哪組神經元和其他神經元互相連結,並以集合體的形式共同運作。我們大腦中的四大人格,即是以特定且獨特的神經元模組運作。

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

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當生命走向完結,怎麼樣避免遺憾?——《你需要的是休息,而不是放棄》
親子天下_96
・2022/06/15 ・2573字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 作者/蔡佳璇、葉品希

當生命之歌曲終時

前陣子有位 Podcast 聽眾問我一個很嚴肅的問題,他說他一直想跟家人討論自己如何死去,或是葬禮要如何進行的議題,可是很難鼓起勇氣開口,也不知道怎麼開始。看完他的提問後,我感觸很深,近年來從台鐵出軌到疫情爆發等事件,加上親朋好友也有家人無預警地離開,許多人都經歷著傷痛,正在復原的路上。生活中的事件,會令人感受到死亡其實離我們很近,想要更珍惜生命中看似平凡的每一天,甚至每一秒。

為了這個難解的問題,我特別找了以前的同事——商沛宇臨床心理師一起討論,由於她曾在醫學中心的安寧病房擔任心理師,現在也從事著心理腫瘤的工作,每天都很貼近生命的議題,便想聽聽她的看法與建議。

在我的臨床觀察和她的經驗裡,一般很少有人提前談論,甚至做好面對死亡的準備,但也有例外,一種是對於生死已經有自己的態度跟深切想法的人,例如已經八、九十歲高齡,人生經歷豐富,身邊很多人都已經離開了,所以對生死相對坦然的長者,可能就會提早跟晚輩們交代自己的對身後事的期待;另外一種,是他自己的親人好友曾罹患癌症或重症,由於經歷過臨終的陪伴,而開始思考自己在生命的最後一段路想要怎麼走,就可能會做出提前簽署 DNR 的決定。

死亡其實離我們很近,一般卻很少有人提前談論,甚至做好面對死亡的準備。圖/Pexels

DNR 的抉擇

DNR(Do Not Resuscitate)是病人本身或家屬簽署同意書,在病人臨終、瀕死或無生命徵象時, 不施予心肺復甦術(cardiopulmonary resuscitation, CPR),包含:氣管內插管、體外心臟按壓、急救藥物注射、心臟電擊、人工呼吸等其他救治行為,以較有尊嚴的方式自然離開人世,免受人工維生醫療拖延時日的痛苦。只要年滿二十歲就可事先簽署,並註記在健保卡內。

不過,大多數的臺灣人在病情還沒有進展到最後關頭時,很少人會預先做這樣的決定。通常是直到醫療團隊主動提起,家人們才會討論。而且大家似乎都誤以為 DNR 就是「不救了」,其實必須是無法治癒的程度,或醫師預期到目前多餘的醫療行為都只是傷害時,才會提出 DNR 的選項。

面對死亡真的不是那麼容易的事,所以會想要逃避其伴隨的負向情緒也在所難免。但醫療有極限,醫生也不是神,有時候疾病勢必會走向末期的歷程,而在做疾病告知或預後時,如果拖得越久,就越容易錯過時機。曾有些經驗是病人會埋怨家屬或醫療團隊:「為什麼現在才告訴我?」產生隔閡,或者很多時候是家屬擔心病人知道實情會受不了,而要求隱瞞,甚至有時會說:「沒關係,等他昏迷的時候,我們再幫他決定好了。」但也有看過家屬認為,不告知或詢問病人自身意願的話,就好像是自己在幫病人決定生死,壓力好大,擔心自己會不會做錯決定,然後一輩子都背著這個包袱。

其實病人被隱瞞時,是很容易產生孤立與焦慮感的。所以,近年才會持續推動疾病告知和「安寧緩和醫療」,希望當病人仍處於清醒時,和他討論後續的照護方式,包含 DNR 在內。通常如果家屬願意開放性的討論,大多都能尊重病人的意願,決定落差都不會太大,甚至是可以平靜與家屬一起討論喪葬事宜,這都是為了避免生者與逝者的遺憾。

病患與家屬若願意開放性的討論喪葬事宜,都可以避免日後的遺憾。圖/Pexels

安寧緩和醫療讓生命沒有遺憾

還有另外一個名詞也常被誤解,那就是「安寧緩和醫療」。一般大眾沒有辦法從字面上理解含意,有些人還以為住進安寧病房就出不來了,真是天大的誤會。在安寧病房,主要是控制症狀,像是想辦法減輕病人的疼痛與不適,當生理症狀控制好,身體舒服了,心理才會有更多的空間與彈性,去思考更多的事,包括如何跟家人一起走過人生最後一程,度過哀傷的歷程,這是安寧緩和醫療很重視的一部分。

沛宇提到,她曾經照顧一位年輕媽媽來來回回出入安寧病房三次,每一次的出院,她都會好好把握那段時間完成一些事情,例如帶著孩子坐高鐵出去玩;她曾經跟安寧病房的團隊提過,她心裡有個畫面,就是帶著全家人一起去美術館前放風箏。所以安寧團隊的護理師、心理師、社工師,就做了很多的事前準備和安排,陪伴她和先生、兩個小孩一起去美術館放風箏。看著風箏在天空飄揚時,她跟孩子說:「未來有一天,媽媽不在這個世界上了,媽媽會像這支風箏一樣,雖然遠遠的,但一定還是跟你們牽繫在一起,看著你們成長。

聽沛宇分享這個動人的故事,我好佩服這位媽媽和安寧團隊,透過這樣的活動把她和家人的連結具象化,那個畫面應該會永遠留在孩子的心中成為力量吧!

「雖然遠遠的,但一定還是跟你們牽繫在一起,看著你們成長。」圖/Pixabay

當生命來到最後的階段,你可以選擇忍受痛苦繼續積極治療,也可以選擇讓自己相對舒服,在有限的時間和狀態下,陪伴在重要的人身邊,留下最後的回憶;或是回顧自己的生命,細數生命中重要的人、事、物,審視自己的信念和價值觀,讓它能夠傳承。如此,即使物理性的生命不在世上,但精神長存,愛與力量可以延續

另外在這個案例中,我也看到了一件很重要但常被忽略的事。以往在一個人得了重大疾病後,常會被貼上病人的標籤,卻忽略了他原本的角色,或許是一位媽媽、是一位老師或主管⋯⋯這些角色好像在知道診斷的那一瞬間都不見了,甚至病人可能也忘記自己在生命中有其他的面貌。

透過安寧緩和醫療,整個團隊的協作可以幫助病人控制好生理的不適,變回一個完整的人,讓家人的腦海裡,不只是留下他虛弱病人的印象,而是有尊嚴地度過這段臨終時期。

——本文摘自本月選書《你需要的是休息,而不是放棄:哇賽療心室,19道練習陪你解鎖人生難題》,2022 年 6 月,親子天下,未經同意請勿轉載

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