網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策

0

3
3

文字

分享

0
3
3

左右腦的理性與感性是真的嗎?兩個腦半球到底是怎麼分工進擊的?──《打破大腦偽科學》

PanSci_96
・2018/09/19 ・3521字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 497 ・六年級

頭殼裡的兩個腦半球

其實我們的頭顱裡真的有兩個腦半球。雖然這聽起來有點瘋狂,但是它們的確有不同的任務,至少某種程度上是分工的。

人類的神經系統幾乎都是成對分佈。圖/wikipedia

首先,我們必須了解,人類的神經系統幾乎都是成對分佈。(給無所不知型的讀者:只有負責管理睡眠及甦醒規律的松果體會單獨出現。)有一條長長的細溝將人的腦子分為兩個半球。要是你以為兩個腦半球是對稱的,那就錯了。

腦半球在人的一生中會不斷調整、適應環境,因而改變了某些位置的形狀。舉例來說,大部分人的語言中樞在左腦(96%的右撇子是如此),且左腦的語言區比對應的右腦語言區稍微大一點。有趣的是,我們腦半球控制的是身體對側,也就是由右腦半球控制左手臂。感官知覺的運作也是同理:左腦半球能感知右手的觸覺。由此可知神經系統的基本原則是:

所有的知覺及運動神經纖維在傳進腦部前會先交叉。這樣的安排應該有它的道理──只是還沒有人知道為什麼而已,連腦科學家也沒有答案。

當然囉,兩個腦半球也不是完全獨立運作的。坊間不少自我提升類書籍在教人們如何「將兩個腦半球連接得更好」,我可以跟你拍胸脯保證,兩個腦半球不但早就連在一起,而且還藉由胼胝體連接得很好。

胼胝體(Corpus callosum)位於中央附近,顯示為淺灰色。圖/wikipedia

胼胝體位在腦中央,由厚厚的神經纖維束組成,負責左右大腦半球間的資訊傳輸。這裡的神經纖維分佈真的很密集:胼胝體只有拇指那麼大,但是包含了二點五億條神經纖維。這樣的數量足以讓兩個腦半球好好溝通了。

啊!兩個靈魂住在我腦子裡

如果把胼胝體切斷,分開左右腦半球,會發生什麼事?大家可能會猜想,那是個大災難吧。畢竟胼胝體不只能防止兩個腦半球脫落,也是腦內溝通不可或缺的角色。

某些情況下,比方說對於癲癇患者來說,阻斷胼胝體只是小問題而已。癲癇是某個腦區過度活動,進而擴及了大範圍的腦部區域。為了抑制過度放電的情形擴散得太嚴重,羅傑.斯佩里(Roger Sperry)和邁可.加桑尼加(Michael Gazzaniga)在 60 年代將這類病人的胼胝體切斷。結果發現,病人的腦功能並沒有受到太大的損傷,癲癇的情形也改善了。

研究「裂腦」(split-brain,也就是斷開來的腦半球)的運作方式是否有所不同,是很有趣的。斯佩里和加桑尼加經由一連串巧妙的實驗發現,左右腦半球竟然有某些功能是不一樣的。當主試者在右視野呈現一件物品時(例如橡皮鴨),左腦半球可以辨識出那是什麼物品;由於大部分的人語言中樞在左腦,所以病人也可以正確說出該物品的名稱(「這是一隻橡皮鴨!」)。如果把橡皮鴨放到左視野,影像則由右腦處理,但是因為右腦沒有語言中樞,病人便無法說出該物品的名稱。不過,由於右腦可以控制左手,所以病人可以用這隻手去觸碰橡皮鴨。

圖/PublicDomainPictures @Pixabay

這聽起來有點奇怪。不過,真正詭異的是接下來的實驗:裂腦病人的兩個腦半球陷入衝突。有個病人試圖用右手穿褲子,自己的左手卻不斷出手阻止。還有病人要用左手觸摸太太,右手卻出手制止。

這一連串的實驗指出,左右腦半球處理資訊的方式不同。就神經生物學的角度來看,這真是個迷人的發現;科普界更是趨之若鶩:左右腦半球大不同、感官感知沒問題卻無法唸出名稱的病人、下意識的行為相互衝突──好像我們的頭殼裡真的住了兩個靈魂一樣。

對那些似是而非的偽科學詮釋而言,這點正中下懷。乾脆直接把特定的人格特質歸咎於特定的腦半球不就好了?如果右腦比較擅長辨識整體的樣式和畫圖(事實上也沒錯),何不把創意活動全都包給「右腦」?結果就是:我們以為人類有一個擅長邏輯思考、能言善道,且大權在握的左腦,還有一個可憐的右腦,雖然懂得整體思考又有同理心,但是卻經常受到壓迫。

完全胡言的創意與邏輯分工

嚴謹的神經科學朝這個方向做了一些初步研究之後,很快就跟這種無稽之談劃清了界線。儘管想以現代的造影技術來觀察腦部活動並不容易(我想前幾章已經講得夠多了),不過功能性磁振造影術在此處卻十分管用。尤其是針對「右腦有創意,左腦懂邏輯分析」這個最受歡迎的迷思。完全是一派胡言!千萬別相信書籍上的這類主張,更別相信書中所承諾的,只要運用某些技巧就可以活化右腦,達到整體創意思考的效果。

想像自己在跳古典華爾滋和想像自由發揮的舞蹈,兩者腦部活化的模式不同。圖/pixabay

神經科學家什麼都研究,當然也研究當一個人發揮創意、想像自己在房間裡即興翩翩起舞時的腦部活化模式。結果可讓人意外了:想像自己在跳古典華爾滋和想像自由發揮的舞蹈,兩者腦部活化的模式不同。

受試者顯示出不同的腦部活動:古典華爾滋的腦部活化範圍沒有自由起舞的大(參加維也納華爾滋舞盛會的人別擔心,雖然你的腦子在跳舞時沒什麼創意,但是可以比較專注於精確的動作,而且抗壓性較高)。除此之外,自由起舞時,兩個腦半球的參與程度不相上下。實驗室裡的創意測驗(除了自由舞蹈、還有要求受試者想出一塊磚頭的各種可能用途等)測的就是這類東西。

受試者的任務不同,活化的腦區也會有所變化:有時在右腦,有時在左腦,有時是統整情緒的地方(如杏仁核),有時是控制動作的區域(如小腦),端看被賦予的創意任務而定,例如,自由起舞當然會和語言測驗不同。事實上,科學家沒有發現任何腦區是所謂的創意中樞,左腦裡沒有,右腦也沒有。之前提過的前額葉皮質(在額頭部位),幾乎在執行每個任務時都會活化──但這也沒什麼好大驚小怪的,因為這個區域負責調節注意力。如果要用創意解決問題,人勢必得集中注意力。

左右腦迷思造成的誤會,在此原形畢露:是人們言過其實,把事情搞混了。雖然有幾個具體功能特別集中在某個腦半球,但這並不能拿來解釋所有的人格特質。沒錯,語言中樞大都在左腦,但是右腦也負責了語言的音律。兩邊腦半球彼此合作,共同完成整顆腦的功能。

就連常被歸入左腦的數學思考能力,也是如此。某個腦區是所謂的「數學中樞」這種說法顯然根本不成立。藉由功能性磁振造影術,我們可以清楚看見,兩個腦半球合作得愈密切,數學問題解得愈好。如果只活化單側(大家信以為真的專司數理邏輯的左腦),並沒有辦法解決艱難的邏輯問題。所以啦,「藝術的右腦和數理的左腦」其實是無稽之談

即使是左右半球,仍是時時交流

腦部運作並不是老夫老妻各自考慮再討論,而是各個組成分子即時、持續地彼此交流。圖/pexels

偏好左腦或偏好右腦思考、將人分為「左腦型」及「右腦型」的說法,同樣也是瞎扯。有科學家研究了一千個人的腦部活動,發現很少有神經網絡會集中在單一個腦半球(如負責產生語言的布羅卡區)。大部分的實驗任務都需要兩個腦半球的不同腦區合力完成,而且有些腦區還相距甚遠。右腦型、左腦型和前腦型或後腦型一樣沒有意義。很顯然,腦子活動時並不是活化兩個「腦模組」,而是不同腦區之間的資訊交換──經過連接兩個腦半球的胼胝體。

有時候,也會有人拿「老夫老妻」來比喻左右腦半球的關係:隨著時間累積,左右腦就像幸福的夫婦,分工處理人生中的大小事。做決定時,一個比較衝動直接,另一個比較懂得邏輯分析,兩人彼此互補,共創所謂的「關係有機體」。這個有機體由兩種觀點組合而成,只要彼此間溝通順暢,就會構成一個天衣無縫的團隊。

然而,腦子的運作並非如此。儘管左右腦半球各有其專精的處理歷程(例如語言或空間方面),但只要胼胝體沒有被切除,它們就是整個網絡的一部分。所有資訊同時進入腦中,被分開處理,又隨時不斷整合,最終出現我們稱為「思想」的東西,並且產生行為。

腦部運作並不是老夫老妻那種先各自考慮再討論的模式(或者床頭吵床尾和,但是還是各持己見),而是單一器官的各個組成分子即時、持續地彼此交流。

 

本文摘自泛科學九月選書《打破大腦偽科學:右腦不會比左腦更有創意,男生的方向感也不會比女生好》,如果出版,2018 年 8 月出版。

文章難易度
PanSci_96
962 篇文章 ・ 327 位粉絲
PanSci的編輯部帳號,會發自產內容跟各種消息喔。


0

12
5

文字

分享

0
12
5

揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

更多內容,請見「科技魅癮」:https://charmingscitech.pse.is/3q66cw

文章難易度
科技魅癮_96
15 篇文章 ・ 12 位粉絲
《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》