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【特輯】《小飛象》與牠的夥伴們:大象有哪些不為人知的祕密呢?

PanSci_96
・2019/03/29 ・2861字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

  • 撰文/郭宜蓁
圖/IMDb

躺著睡、趴著睡還是站著睡,哪種睡姿好呢?大象到底要怎麼睡覺?

圖/IMDb

關於不久前上映的電影「大象席地而坐」,對於影片中的意象,延伸出一種說法:「大象這種大型動物都是站著睡覺的。倘若躺下,牠們的體重會緩慢地將體內的器官壓碎。」

事實上,大象真的都是站著睡覺嗎?其實並不然。根據《大型動物都站著睡覺嗎?》這篇文章來看,大象某些時候會站立睡眠,但為了進入深度睡眠,也就是快速動眼(REM)睡眠,還是會需要躺下睡覺。

通過陀螺儀和活動計量儀的組合數據,我們發現野生大象大多站著睡。每隔三天或四天才會躺下睡覺,為時大約一個小時。

哺乳動物在快速眼動期(REM)睡眠期間無法控制骨骼肌張力。所以對於一隻大象來說,要進入REM睡眠,就得躺下,因為沒有任何肌肉張力將非常難以保持站立,除非他們靠在一棵樹或一塊大石頭旁。

有想法認為 REM 睡眠的功能是記憶整合——白天的經歷會在 REM 睡眠期間被轉化為長期記憶。大象具有良好的長期記憶,但卻只在每三至四天才進入一次短短的 REM 睡眠。這意味著記憶鞏固理論可能不是 REM 睡眠功能存在的答案。

大家都說大象怕老鼠,是真的嗎?大象到底怕誰?

圖/pixabay

為了幫非洲農民,解決大象踐踏並吃掉農作物的問題,Save the Elephants 團隊找到一個好方法:「蜜蜂柵欄」,透過大象對蜜蜂的恐懼,阻止大象靠近農作物。

研究團隊發現,大象聽到蜜蜂的嗡嗡聲,會迅速離開那個區域。因此 Beehive Fences 團隊在圍籬上,每十公尺掛一箱蜂巢,形成連動式的網線,只要大象碰到圍籬,箱子的門就會連動開啟,放出蜜蜂。此團隊在肯亞3個農村進行實驗,蜜蜂柵欄的阻擋大象的成功率高達80%。

雖然蜂巢圍籬能有效降低人象衝突,不過隨著非洲人口增加,大象和農夫爭奪土地及水源的問題也日益嚴重。

大象和人類一起生活時,到底是什麼樣的存在呢?

圖/IMDb

在冰河時期,猛獁象是人類天天都能看到的生物,他們可能認得出其中常見的幾隻,說不定還給牠們取了名字,至少我們從他們製作的手工藝品中的動物形象裡,能確實感受到這份情感。從四萬年前最早的雕刻工藝品,直到一萬兩千年前冰河期結束,這段期間猛獁象從未在人類的藝術創作裡缺席。

在遠方觀察猛獁象、把牠們當成模特兒,這是一回事,但靠近牠們、狩獵牠們來吃,又是另一回事了。別忘了,這些動物有的跟一輛雙層巴士一樣高,而且當時獵人的防身武器只有接著石製矛頭的長木棍。我們常想像原始獵人們勇猛追捕猛獁象的畫面,但阿德里安.黎斯特認為這並不符合實情:

在我看來,人類應該很少有機會去狩獵猛獁象。猛獁象是非常危險的動物,而比牠好欺負的獵物實在太多了,像是馬、鹿、野牛這些都是。即使這可能不是常態,不過我們的確有證據顯示人類會狩獵猛獁象:西伯利亞曾經出土一副猛獁象骨骼,牠的脊椎骨裡嵌了一根燧石矛尖;經碳定年法測定,這副骨骼的年代大約在距今一萬四千年前。

吉兒.庫克則推測,獵人與各種不同獵物之間的關係可能有更具精神性的部分:

他們需要這些動物繼續存在,但他們又需要做一些事情讓自己能戰勝這些動物,這是一個不斷發展的關係,而原始人類可能也因此認為,這整個宇宙秩序之中有一個超自然的力量。這些動物很可能被原始人視作工具,用來與那些非人世的領域溝通,而成為人類宗教生活與日常生活的一部分。

幾乎沒有天敵的大象,卻在面臨絕種危機?

圖/pixabay

「野生動植物走私一直位居國際非法貿易前三名,這也為野生動物帶來生態災難,」裴家騏有感而發表示,象牙其實是從大象門牙延伸出來的一部分,可用來輔助大象挖草挖洞;但長年來,卻成為滿足人類私欲的收藏品,令人感慨。

除象牙走私外,棲息地受到破壞也是導致大象生態受影響的原因,因人類「與象爭地」,使得大片森林遭砍伐、草原被開墾為農耕地,就連賴以為生的水源也被人類瓜分;此外,像是很多觀光客會到東南亞一帶旅遊、騎乘大象體驗森林之樂,無形中也讓小象淪為人類圈養的賺錢工具。

「沒有需求就沒有買賣,建立生態觀念是首要之務」裴家騏表示,要杜絕野生動物非法貿易的共犯結構,除仰賴各國政府與國際組織打擊走私行為外,推廣正確保育觀念亦是根本之道,只要你我都不買,自然就沒有人賣。

大象的細胞比人類還多,得癌症的比率卻比人類低?

圖/pixabay

大象有著龐大的體型,細胞總數比起較小的哺乳類高出數百倍,正常細胞突變成癌細胞的機率應該也會比較大,但事實上卻並非如此是為什麼呢?

大象體內存在著兩種基因:

  1. 腫瘤抑制基因(P53),就像是負責幫病患分類的醫師,當細胞分裂出現異常時,偵測DNA的損傷,選擇適合的處理方式,進行修復或摧毀。
  2. 白血病抑制因子(LIF),又被稱作「殭屍」基因。被比喻為執行命令、消滅受損細胞的角色。

多數的哺乳類動物在DNA偵測到小損傷時,會選擇修復,但大象細胞更常選擇的是「摧毀」,這跟其他哺乳類動物不太一樣。芝加哥大學演化生物學家,文森.林奇(Vincent Lynch)表示:「大象很奇怪,牠們的細胞在DNA損傷後,就會直接死亡。」

研究指出,大象體內LIF基因副本之一的「LIF6基因」,早在5900萬年前,就存在大象體內,但最初的LIF6基因並沒有什麼功能。隨著演化,這種基因也進化了,現在的LIF6,能接受P53的命令,除掉受損細胞。在P53和LIF6的合作之下,大象細胞的異常大多都會直接被除去,因此減少癌症的發生率。

參考資料:

延伸閱讀:

院線影評/《 小飛象 》:低空飛過的量產闔家歡  @娛樂重擊
《小飛象》真的能飛得起來嗎?

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美國沙丘足跡:白沙國家公園 2 萬多年前的人類腳印
寒波_96
・2021/10/06 ・4169字 ・閱讀時間約 8 分鐘

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白沙國家公園(White Sands National Park)位於美國西南部的新墨西哥州,現在是大型沙丘,要說是沙漠也可以。當地如今存在一批適應乾旱的生物,但是不少古代動物的腳印告訴我們,這兒古時候曾經是水源充足的草原。

腳印中也有人類足跡,新問世的論文報告:最早的人類腳印距今 2.1 到 2.3 萬年。這個年代有什麼意義呢?

白沙國家公園濕潤時期的想像樣貌。喔~~喔喔~~喔喔~~喔喔~爪爪。圖/參考資料 2

兩萬多年前,湖畔的人類足跡

這項研究鎖定的腳印無疑屬於智人,年代肯定超過一萬年,因為附近還有大地懶、哥倫比亞猛獁象等一萬多年前已經滅團的動物足跡。然而,腳印、手印沒辦法直接定年,判斷具體的年代非常困難。

白沙國家公園曾經存在大湖與許多水體,動物腳印便是在濕潤的時期留下。幸運的是有人發現,腳印們所屬的沉積層,其上方與下方都還有沉積層,當中有水生植物 Ruppia cirrhosa 的數百個種子遺留。

地層出土,水生植物 Ruppia cirrhosa 的種子。圖/參考資料 2

尋獲水生植物種子,除了證實當地古代果然是潮濕環境外,更重要的是種子內含有碳,可以用於碳同位素定年。藉此得到的年代是,留下智人、狼、猛獁象腳印的多個沉積層,介於距今 2.1 到 2.3 萬年前。

碳 14 定年的結果應該頗為可靠,倘若能對應到腳印的年代,意思是,在非常寒冷的末次冰盛期(Last Glacial Maximum,距今約 1.9 到 2.6 萬年之間)之際,已經有智人在新墨西哥活動。

這替智人的美洲移民史,帶來一筆新的線索。

不同地層的定年結果,各地層存在的動物腳印。圖/參考資料 1

移民冰蓋以南的美洲

較為寒冷的冰河時期,亞洲東北部和北美洲西北部之間,白令地區的海水降低形成陸地,足以讓人類與陸生動物生存,再向東便能抵達美洲。但是繼續南向將受到阻礙:合體成鐵板一塊的勞倫斯冰蓋、柯迪勒拉冰蓋擋在前方。

至少要到距今 1.35 萬年前,北美洲兩大冰蓋之間才露出足夠的縫隙,讓動物有機會從內陸通過。可是近年多項考古發掘指出,冰蓋以南更早以前就有人類活動。

最合理的推理是,早於 1.35 萬年前移民美洲的人類,是從北美洲西側沿著海岸前進,繞開冰蓋的封鎖,抵達冰蓋南方的美洲。

超過距今 1.3 萬年前,美洲各地定年比較可靠的遺址。圖/參考資料 6

冰蓋以南的美洲,超過 1.35 萬年前的人類紀錄遍佈各地,北美洲東南部的佛羅里達、南美洲最南端的智利皆有,不過絕大部分未滿 2 萬年。

超過兩萬年前,真的有人住在冰蓋南邊的美洲

極少數超過 2 萬年的遺址,年代多半頗為可疑。那些遺址都只能見到「石器」,最早的可達 13 萬年前之久(位於加州),但是缺乏人類活動的其他證據;而且究竟是真正人為製造的石器,或是自然力量雕琢成的產物,甚至是其他動物(如捲尾猴)敲打出的石頭,相當難以判斷。

年代超過 2 萬年的美洲遺址,以墨西哥內陸的 Chiquihuite Cave 探索最為透徹。2020 年發表的論文報告,這兒距今 1.5 到 3 萬年前之間,持續有「石器」出現;但是包括化石、花粉、植物矽酸體、土壤中環境 DNA 的分析,都沒有辦法提出更多證據,支持確實有人出沒。

與簡陋而可疑的「石器」相比,腳印是人類存在的確鑿證據,一旦確認年代,便足以證實當時有人類行走。因此新問世的足跡定年研究,可謂提供非常堅實的證據,支持超過 2 萬年前,已經有人住在冰蓋以南的美洲!

北美洲與白令地區的 42 處遺址,遺址們位於勞倫斯冰蓋、柯迪勒拉冰蓋以南和以北,年代大部分超過 1 萬年。圖/參考資料 9

冰蓋以北再度前來的菜鳥新移民

如果距今 1.5 到 3 萬年前,墨西哥真的也有人類活動,他們和美國西南部新墨西哥州的白沙人距離不太遠,也許屬於同一支很早進入美洲的血脈。這些人後來的命運如何?

根據現代美洲原住民及古代 DNA 樣本的研究,已知的美洲居民,彼此共同祖先的年代還未滿 2 萬年。由此推論,超過 2 萬年前冰蓋以南的美洲人,可能沒有留下後裔,或是說,對隨後人群的 DNA 影響小到可以忽視。

後世美洲居民的祖先,看似超過 2 萬年前時,依然住在冰蓋以北的白令地區。他們當中一部分後來沿著海岸南遷,抵達冰蓋以南;又過了幾千年等到冰蓋退散後,廣大的內陸開啟,原本冰蓋以北和以南的人群有許多接觸機會,隨後衍生出美洲各地的族群與文化,例如知名的克洛維斯文化。

但是更早的居民完全消失了嗎?或許未必。

右邊是白沙國家公園,2 萬多年前的人類腳印,這批足跡是對這群人至今唯一的認識。圖/參考資料 2

與猛獁象、大地懶相伴的老鳥舊移民

遺傳學家之前發現,某些古代和現代美洲原住民基因組中具備極低比例,和世界另一邊的安達曼人、澳洲原住民相似的 DNA 變異。此一血緣被稱為「Y 祖源」,超過一萬年前已經存在。(Y 來自亞馬遜原住民 Surui 人,Tupi 語中的祖先 Ypykuera)

安達曼人住在印度洋的安達曼島,澳洲原住民住在太平洋西南部的澳洲,他們的祖先與其他人群,估計遺傳上分家的年代至少 5 萬年。Y 祖源超過一萬年前已經抵達美洲,美洲和大洋洲中間相隔浩瀚的太平洋,故直接源自大洋洲接觸的機率非常低。

這令人懷疑,Y 祖源是否來自更早以前進入美洲的移民?至少在一萬多年前,Y 祖源只剩下十分薄弱的存在感,要靠非常敏銳的基因體學分析才偵測的到。而兩萬多年前,住在新墨西哥的白沙人,和 Y 祖源是否有關仍有待探討。

白沙國家公園還沒有變成沙丘時的生態樣貌想像,猛獁象、大地懶、劍齒虎、草泥馬、恐狼等動物生活著。圖/wiki

我們對白沙人幾乎毫無認識,說到目前僅有的證據:足跡,留下的腳印多數屬於青少年、小孩,只有少數成年人。論文推測,這些未成年人的行為有兩個可能:第一,快樂的在水邊遊樂。第二,進行偵查任務,監控水邊的動物。

光靠現有證據不可能得知答案,所以大家也不用太在意。只能肯定 2 萬多年前住在白沙國家公園的人們,可以欣賞猛獁象、大地懶、劍齒虎的史前動物秀,卻沒有一望無際的沙丘景色可以看。

延伸閱讀

參考資料

  1. Bennett, M. R., Bustos, D., Pigati, J. S., Springer, K. B., Urban, T. M., Holliday, V. T., … & Odess, D. (2021). Evidence of humans in North America during the Last Glacial Maximum. Science, 373(6562), 1528-1531.
  2. Fossil footprints prove humans populated the Americas thousands of years earlier than we thought
  3. Earliest evidence of human activity found in the Americas
  4. Human footprints near ice age lake suggest surprisingly early arrival in the Americas
  5. Ancient footprints could be oldest traces of humans in the Americas
  6. Waters, M. R. (2019). Late Pleistocene exploration and settlement of the Americas by modern humans. Science, 365(6449).
  7. Holen, S. R., Deméré, T. A., Fisher, D. C., Fullagar, R., Paces, J. B., Jefferson, G. T., … & Holen, K. A. (2017). A 130,000-year-old archaeological site in southern California, USA. Nature, 544(7651), 479-483.
  8. Ardelean, C. F., Becerra-Valdivia, L., Pedersen, M. W., Schwenninger, J. L., Oviatt, C. G., Macías-Quintero, J. I., … & Willerslev, E. (2020). Evidence of human occupation in Mexico around the Last Glacial Maximum. Nature, 584(7819), 87-92.
  9. Becerra-Valdivia, L., & Higham, T. (2020). The timing and effect of the earliest human arrivals in North America. Nature, 584(7819), 93-97.
  10. Castro, M. A., Ferraz, T., Bortolini, M. C., Comas, D., & Hünemeier, T. (2021). Deep genetic affinity between coastal Pacific and Amazonian natives evidenced by Australasian ancestry. Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(14).
  11. Willerslev, E., & Meltzer, D. J. (2021). Peopling of the Americas as inferred from ancient genomics. Nature, 594(7863), 356-364.

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
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生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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喝了再睡!小酌真的有辦法助眠嗎?
異吐司想Toasty Thoughts_96
・2021/03/31 ・3043字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 504 ・六年級

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睡眠方面的障礙大概是現代人共有的幾大文明病之一。不管是睡眠不足、失眠,或是有睡跟沒睡一樣的睡眠品質欠佳,都會嚴重影響到我們日常工作能力與身體健康。這也是為什麼世界睡眠學會 (World Sleep Society) 從 2008 年開始將春分前的最後一個星期五訂為國際睡眠日,就是希望透過安排各種活動與講座,提升社會大眾對「睡眠」的重視。

睡眠障礙是現代人共有的幾大文明病之一。圖/Pixabay

可惜的是,對已經完全過上現代生活的人來說,「好好睡一覺」這件事並沒有那麼容易。手機電腦等 3C 產品到家用燈光中都有嚴重抑制大腦分泌褪黑激素的藍光,我們不健康的日常飲食充斥著飽和脂肪與碳水化合物,更不要提因為工作時間被通訊軟體延長而紊亂的生活作息,這些全都是無形的「睡眠殺手」。

既然正規幫助睡眠的手段行不通,人類最擅長的就是山不轉路轉,以嘗試錯誤(trial & error)的精神「開發」出許多偏方。

其中最有爭議性的一種偏方,就是「小酌助眠」。單從表面看來這個說法似乎沒什麼問題,畢竟喝完酒想睡覺是大家多少都有的經驗,也能理解為什麼這個偏方會如此廣傳。

但是喝酒真的能讓我們睡得更香、睡得更沉嗎?

喝酒真的能讓我們睡得更香、睡得更沉嗎?圖/Pixabay

喝酒想睡就睡?事情才沒那麼簡單

也許是受到歐美電視電影的影響,我們總有個半夜睡不著就是要把心情哼成歌愜意地倒杯紅酒、在沙發上靜靜思考人生。

這個景象美歸美,但是關於喝酒到底能不能「幫助睡眠」,其實在學界與社會大眾之間一直有歧異,就連作者自己身邊都有不少朋友主張「喝了酒之後很好睡」。

不過有趣的是,雖然在喝酒助眠這個議題上有對立的意見存在,但是從客觀角度來看雙方其實都「沒說錯」。這是因為我們在討論「睡眠」時往往把它視為單一向度的東西,卻忽略了它其實是由許多不同的階段構成的事實。

「睡眠」是由許多不同的階段構成的事實。圖/Pixabay

因為「好入睡」跟「睡得好」完全是兩件事

酒精作為日常生活中最容易入手的中樞神經鬆弛劑,確實能讓飲者更快「入睡」。這個「療效」對飽受失眠所苦的人來說無疑是種救贖,特別是白天必須靠咖啡打起精神的人,在辛苦一天後靠著喝酒中和掉過量咖啡因帶來的亢奮效果似乎也合情合理。

但是酒精並不會因為人睡著了就神奇地消失,就算意識已經飛到天外,這些尚來不及被肝臟代謝掉的外來物質仍在影響神經系統運作以及——你猜對了——我們的睡眠品質。

根據過去的研究,我們的睡眠可以分成 4 個階段:3 個非眼動期 (non-rapid eye movement, NREM) 與快速眼動期 (rapid eye movement, REM)。要想獲得充足休息,我們必須完整經歷這 4 個階段,有時候我們做噩夢驚醒、或是睡到一半被鬧鐘吵醒會特別難受,就是因為睡眠階段不完整導致的負面效果。

有時候我們做噩夢驚醒、或是睡到一半被鬧鐘吵醒會特別難受,就是因為睡眠階段不完整導致的負面效果。圖/GIPHY

雖然說睡覺是一種「休息」,但是我們的身體並不會就此「關機」。所有器官與神經系統在我們不省人事時仍會保持運轉,處理各種白天無法進行的修復與資訊整併工作,確保我們睜開眼睛後能有充足的認知能量與體力去應付更多挑戰。

如果你很難理解這個概念,可以在清晨時出門,看看街道上努力打掃、維護市容的清潔隊員,或是那些為了不影響日間通勤在深夜趕工的道路與管線工程。一兩天沒有他們或許還看不出差別,但是時間一長,積少成多的各種問題勢必會嚴重影響整個地區的生活機能。

對人的身體來說,睡覺就是在叫清潔隊與工程隊出動,處理平常生活堆積在體內的「業障」。特別是有「做夢期」別稱的 REM 睡眠,更是我們有沒有辦法透過「睡覺」獲得充分休息的關鍵。過去針對睡眠的研究發現,持續被剝奪 REM 睡眠會對我們的精神狀態帶來負面影響,包括疲倦、焦慮以及情緒控管能力下降,久而久之甚至會有內分泌失調、出現視聽幻覺等問題。

而酒精的麻痺效果,很不巧地會讓我們更難進入 REM 睡眠。有些人喝完酒的隔天會特別早起,這並不是「睡飽」了,反而是睡眠階段被酒精打亂、無法順利完成的結果。

乍看之下我們喝完酒後「更好睡」了,實際上卻是以睡眠品質為代價換來的假象。尤其是當我們已經習慣(甚至是依賴)咖啡因提神,晚上再喝酒助眠只會陷入「咖啡因>酒精>咖啡因」的惡性循環,更進一步破壞自己的身體。

習慣咖啡因提神,晚上再喝酒助眠只會陷入「咖啡因>酒精>咖啡因」的惡性循環,更進一步破壞自己的身體。圖/GIPHY

重點不是喝酒入眠,而是為什麼喝酒

從前面的結論,「喝酒無法助眠」這件事應該沒有什麼爭議⋯⋯嗎?

你仔細想想,如果喝酒對於睡眠真的有如此壞的影響,為什麼還會有人信誓旦旦說「喝了酒真的比較好睡」?

除了前面提到關於「好入睡」跟「睡得好」的差異,其實還有一個關鍵必須要納入考慮——有時候「喝酒助眠」只是我們用來遮掩負面情緒的藉口。很多人覺得喝酒之後比較好睡,其實是被酒精麻木了意識,壓下清醒時不斷湧上心頭的雜思。

對他們來說,就算喝酒真的會讓他們睡不好,但是不喝酒卻是連睡都睡不著。

如果你也是需要「喝酒助眠」的人,或許比起在意「喝酒到底好不好睡」,更需要弄清楚究竟是什麼令你輾轉反側、夜不成眠。畢竟 3C 產品的藍光也好,不健康飲食也罷,這些都只是生理方面的影響;生活中累積的壓力與焦慮等心理因素也會對我們的睡眠品質造成同等、甚至更加可怕的影響,不可小覷。

現代人的文明病其實多少都有點「心」的問題,使我們在沒有自覺的情況下陷入不健康的生活模式,這才久積成「病」。就算我們用外力撥亂反正,只要造成這些問題的根源仍在,類似的症狀總是會不斷出現、防不勝防,甚至倒果為因、惡化原本的議題。

「喝酒能不能助眠」這件事其實一點都不複雜,甚至在上個世紀就已經有相關研究出爐,時至今日「越喝越睡不好」的結論也沒有被推翻。

也因為如此,這個偏方的流傳廣度本身就說明了很多問題。

老話一句,如果你發現自己真的有這方面困擾,除了從改善生活型態、調整作息著手,也可以試著尋找一些諮商資源,在專業心理師的陪伴下探索自己心中是否有議題需要處理。

喝酒可以助興也能壯膽,但如果是想睡得更安穩一點,你其實有更好的選擇。

參考資料

  1. Colrain, I. M., Nicholas, C. L., & Baker, F. C. (2014). Alcohol and the sleeping brain. Handbook of clinical neurology125, 415-431.
  2. Pietilä, J., Helander, E., Korhonen, I., Myllymäki, T., Kujala, U. M., & Lindholm, H. (2018). Acute effect of alcohol intake on cardiovascular autonomic regulation during the first hours of sleep in a large real-world sample of Finnish employees: observational study. JMIR mental health5(1), e9519.
  3. Poe, G. R. (2017). Sleep is for forgetting. Journal of Neuroscience37(3), 464-473.
  4. Rasch, B., & Born, J. (2013). About sleep’s role in memory. Physiological reviews.
  5. Roehrs, T., & Roth, T. (2001). Sleep, sleepiness, and alcohol use. Alcohol Research & Health25(2), 101.
  6. Simou, E., Britton, J., & Leonardi-Bee, J. (2018). Alcohol and the risk of sleep apnoea: a systematic review and meta-analysis. Sleep medicine42, 38-46.
  7. Stein, M. D., & Friedmann, P. D. (2006). Disturbed sleep and its relationship to alcohol use. Substance abuse26(1), 1-13.
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異吐司想Toasty Thoughts_96
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最初是想用心理學剖析日常事物,一方面「一吐思想」,另一方面借用吐司百變百搭的形象,讓心理學成為無處不在的有趣事物。基於本人雜食屬性,最後什麼都寫、什麼都分享。歡迎至臉書搜尋「異吐司想」。

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如何預防阿茲海默症?好好睡覺可能有幫助——《當大腦開始崩壞》
八旗文化_96
・2019/04/26 ・2769字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 551 ・八年級

就如波斯人所言,睡眠有如玫瑰。
——弗拉基米爾.納博科夫(Vladimir Nabokov)

人為什麼要睡覺?

沒有人知道為什麼我們會睡覺。最明顯的答案是因為我們疲倦了。但大腦在睡眠時仍有百分之九十五和清醒時一樣活躍。再考慮到我們在演化史中一直是大型掠食者的獵物,更別提我們花在繁殖與採集食物上的時間,在在都讓睡眠的理由更加神祕。

圖/pixabay

數十年來出現一些解釋睡眠的理論,從傷口療癒、熱調節,到鞏固記憶與夢境誘發創意思考等各種說法皆有,但最近由頂尖科學期刊發表的研究則主張,睡眠或許亦是為了讓大腦免於阿茲海默症而存在。

這理論是從二○○五年開始,一群都柏林聖詹姆士醫院(St James Hospital)的精神科醫生,示範失眠增加與白天睡覺等睡眠障礙與阿茲海默症病患失智嚴重程度之間的關連。這一點也不令人意外——許多腦部疾病都與睡眠障礙有關——因此它被視為一種實用知識,可協助醫生和照顧者選擇正確藥物,以此幫助病患改善睡眠。但其他人相信此連結的影響更為深遠;有更深層的事正在發生。

因此科學家開始著手複製阿茲海默症老鼠的典型範例。

圖/pxhere

睡眠會影響大腦中的 β 類澱粉蛋白濃度

這些人當中有個團隊是由聖路易斯華盛頓大學的大衛.霍爾茲曼(David Holtzman)所領導,他的團隊展示了 β 類澱粉蛋白濃度會隨著睡眠清醒週期而波動:剝奪老鼠的睡眠會增加 β 類澱粉蛋白濃度;而以化學方式刺激睡眠則會降低其濃度。那發生在二○○九年,而此發現很快得到該團隊反向觀察的支持:

二○一二年,他們為老鼠施打對抗 β 類澱粉蛋白的疫苗後,老鼠回復了正常的睡眠模式。

一年後,紐約羅徹斯特大學(University of Rochester)的麥肯.尼德加德(Maiken Nedergaard)和她的團隊發現,大腦在睡眠時會自我清理的證據。大腦會利用填滿脊髓液的微通道網路來移除 β 類澱粉蛋白,此通道網路被稱為「 膠淋巴途徑」(glymphatic pathway),是一種由膠質細胞組成,會清除大腦廢棄物的管線系統。她把睡眠中的大腦比喻為「 洗碗機」在清潔分子「 汙垢」。此項發現令人印象深刻,唯一的疑慮只有老鼠是夜行動物,牠們的睡眠行為與我們不同。因此亟需在人類上的研究。

睡眠中的大腦就像「 洗碗機」在清潔分子「 汙垢」。圖/pixabay

睡眠和記憶的的關聯在哪?

而後,來自柏克萊加州大學,由神經科學家馬修.沃克(Matthew Walker)所領導的團隊著手進行這研究。對這位來自英格蘭、稚氣未脫又幽默的年輕教授來說,睡眠與記憶的關連比起任何人所知的還要緊密。他喜歡在演講前先告知人們聽他演講睡著了沒關係。「 看到各位在瞭解睡眠與記憶之間的關係時,」最近他對聽眾說,「 忍不住用睡覺來加強我正在說明的事,對我來說這真的是最好的恭維了。」

二○一五年七月,沃克與他的團隊招募了二十六位平均年齡七十五歲的健康人士,準備揭開睡眠、β 類澱粉蛋白與記憶之間的關係。一開始,沃克先在志願者身上進行 PiB-PET 掃描,以測量他們大腦中類澱粉蛋白的配額。接著,他要求參與者在於睡眠實驗室過夜之前,先記住多組成對文字。在此實驗室中,他們的睡眠模式會被專業監看。

圖/wikipedia

正常睡眠大概是以九十分鐘為一個週期,並由快速動眼睡眠(REM)與非快速動眼睡眠(NREM)階段組成。REM 睡眠大約只維持十分鐘,並且於做夢期間發生(不過為什麼眼球會動則未知)。深層且無夢的 NREM 睡眠占了每個週期的大部分時間,但在夜晚後期,REM 睡眠稍微增長後,NREM 睡眠的比重便會減少。記憶鞏固被認為是發生在 NREM 階段中稱為慢波睡眠的期間——此為發生同步低頻脈衝電波活動的時期。這是沃克在人體研究中特別感興趣的部分。

隔天早上,沃克的志願者會在進行功能性 MRI 大腦掃描時,重做一次文字組測驗。結果參與者中 β 類澱粉蛋白值最高的人測出的慢波活動最低,並且在記憶回顧的分數上表現最糟。此降低的慢波活動在前額葉皮質中最為明顯,此區域亦為大腦中 β 類澱粉蛋白累積最多的區域。在修正年齡、性別以及大腦尺寸等因素後,情況亦是如此。此外,參與者被告知,需在參加試驗前兩天戒除咖啡與酒精等刺激物。若以數學表示,β 類澱粉蛋白影響睡眠的程度是呈線性關係,而睡眠又會影響記憶。這使得睡眠本身成為阿茲海默症治療性干預的可能候選項目。沃克在《自然神經科學》(Nature Neuroscience)上發表此篇研究。正如預期,造成新聞界全面轟動。

新的見解和研究方向

但此研究有兩個問題。

首先,此項發現是互相關連的:並無法證明因果。

若要證明因果,必須追蹤人們的睡眠習慣長達數年。

其次,測試結果有可能因為參與者必須睡在新環境中而左右。

沃克曾要求他們填寫在家睡眠的紀錄,並告知他們可依相同方式在實驗室中睡覺,但由於並未測量兩種環境的差異,此調查的結果仍有待解釋。而這正是霍爾茲曼(Holtzman)與其神經學家同僚布蘭登.盧西(Brendan Lucey)正在做的事。

「 儘管存在這些問題,」他們在伴隨此份研究的觀點文章中寫道,「 沃克團隊的研究為臨床前阿茲海默症在睡眠和記憶的變化,提供了重要新見解,並且指出新的可能調查方向。」他們主張 β 類澱粉蛋白、睡眠與記憶等三要素,是以不同方式形成關連。據他們的說法,可能是 β 類澱粉蛋白同時影響睡眠與記憶,或是與年齡相關的睡眠問題會影響記憶與 β 類澱粉蛋白,而後者又回過頭來影響睡眠,產生一個自我持續的毀滅循環。而纖維纏結是如何加入則仍屬未知。撇開各種障礙不說,沒有人會對睡個好覺的重要性有所質疑,而此蓬勃發展的新研究領域,將完全無可辯駁地加深該想法。

關於阿茲海默症,到底事實如何,至今仍充滿許多矛盾。圖/pixabay

為什麼事實總是產生如此多的矛盾?如果祖父到今日仍活著,或許會告訴你要活得像個搖滾明星;他一輩子嚴格的生活方式顯然仍保護不了他。但是我們無法否認,儘管有衝突,對抗阿茲海默症非藥理性對策的證據依然存在。當然,身為科學家,我會說光有證據仍不足夠——必須是好證據才行:大量樣本、廣泛複製等等──但既然我們知道這些生活方式不論如何對我們都有好處,最合理的方式便是謹慎為上。所以請遵行地中海飲食、運動、避免壓力、多刺激你的大腦、好好睡眠。

對你絕對百利而無一害。

 

 

 

 

——本文摘自《當大腦開始崩壞:科學 X 人性 X 歷史,人類對阿茲海默症的奮戰》,2018 年 6 月,八旗文化

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【特輯】《小飛象》與牠的夥伴們:大象有哪些不為人知的祕密呢?
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・2019/03/29 ・2861字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 507 ・六年級

  • 撰文/郭宜蓁

圖/IMDb

躺著睡、趴著睡還是站著睡,哪種睡姿好呢?大象到底要怎麼睡覺?

圖/IMDb

關於不久前上映的電影「大象席地而坐」,對於影片中的意象,延伸出一種說法:「大象這種大型動物都是站著睡覺的。倘若躺下,牠們的體重會緩慢地將體內的器官壓碎。」

事實上,大象真的都是站著睡覺嗎?其實並不然。根據《大型動物都站著睡覺嗎?》這篇文章來看,大象某些時候會站立睡眠,但為了進入深度睡眠,也就是快速動眼(REM)睡眠,還是會需要躺下睡覺。

通過陀螺儀和活動計量儀的組合數據,我們發現野生大象大多站著睡。每隔三天或四天才會躺下睡覺,為時大約一個小時。

哺乳動物在快速眼動期(REM)睡眠期間無法控制骨骼肌張力。所以對於一隻大象來說,要進入REM睡眠,就得躺下,因為沒有任何肌肉張力將非常難以保持站立,除非他們靠在一棵樹或一塊大石頭旁。

有想法認為 REM 睡眠的功能是記憶整合——白天的經歷會在 REM 睡眠期間被轉化為長期記憶。大象具有良好的長期記憶,但卻只在每三至四天才進入一次短短的 REM 睡眠。這意味著記憶鞏固理論可能不是 REM 睡眠功能存在的答案。

大家都說大象怕老鼠,是真的嗎?大象到底怕誰?

圖/pixabay

為了幫非洲農民,解決大象踐踏並吃掉農作物的問題,Save the Elephants 團隊找到一個好方法:「蜜蜂柵欄」,透過大象對蜜蜂的恐懼,阻止大象靠近農作物。

研究團隊發現,大象聽到蜜蜂的嗡嗡聲,會迅速離開那個區域。因此 Beehive Fences 團隊在圍籬上,每十公尺掛一箱蜂巢,形成連動式的網線,只要大象碰到圍籬,箱子的門就會連動開啟,放出蜜蜂。此團隊在肯亞3個農村進行實驗,蜜蜂柵欄的阻擋大象的成功率高達80%。

雖然蜂巢圍籬能有效降低人象衝突,不過隨著非洲人口增加,大象和農夫爭奪土地及水源的問題也日益嚴重。

大象和人類一起生活時,到底是什麼樣的存在呢?

圖/IMDb

在冰河時期,猛獁象是人類天天都能看到的生物,他們可能認得出其中常見的幾隻,說不定還給牠們取了名字,至少我們從他們製作的手工藝品中的動物形象裡,能確實感受到這份情感。從四萬年前最早的雕刻工藝品,直到一萬兩千年前冰河期結束,這段期間猛獁象從未在人類的藝術創作裡缺席。

在遠方觀察猛獁象、把牠們當成模特兒,這是一回事,但靠近牠們、狩獵牠們來吃,又是另一回事了。別忘了,這些動物有的跟一輛雙層巴士一樣高,而且當時獵人的防身武器只有接著石製矛頭的長木棍。我們常想像原始獵人們勇猛追捕猛獁象的畫面,但阿德里安.黎斯特認為這並不符合實情:

在我看來,人類應該很少有機會去狩獵猛獁象。猛獁象是非常危險的動物,而比牠好欺負的獵物實在太多了,像是馬、鹿、野牛這些都是。即使這可能不是常態,不過我們的確有證據顯示人類會狩獵猛獁象:西伯利亞曾經出土一副猛獁象骨骼,牠的脊椎骨裡嵌了一根燧石矛尖;經碳定年法測定,這副骨骼的年代大約在距今一萬四千年前。

吉兒.庫克則推測,獵人與各種不同獵物之間的關係可能有更具精神性的部分:

他們需要這些動物繼續存在,但他們又需要做一些事情讓自己能戰勝這些動物,這是一個不斷發展的關係,而原始人類可能也因此認為,這整個宇宙秩序之中有一個超自然的力量。這些動物很可能被原始人視作工具,用來與那些非人世的領域溝通,而成為人類宗教生活與日常生活的一部分。

幾乎沒有天敵的大象,卻在面臨絕種危機?

圖/pixabay

「野生動植物走私一直位居國際非法貿易前三名,這也為野生動物帶來生態災難,」裴家騏有感而發表示,象牙其實是從大象門牙延伸出來的一部分,可用來輔助大象挖草挖洞;但長年來,卻成為滿足人類私欲的收藏品,令人感慨。

除象牙走私外,棲息地受到破壞也是導致大象生態受影響的原因,因人類「與象爭地」,使得大片森林遭砍伐、草原被開墾為農耕地,就連賴以為生的水源也被人類瓜分;此外,像是很多觀光客會到東南亞一帶旅遊、騎乘大象體驗森林之樂,無形中也讓小象淪為人類圈養的賺錢工具。

「沒有需求就沒有買賣,建立生態觀念是首要之務」裴家騏表示,要杜絕野生動物非法貿易的共犯結構,除仰賴各國政府與國際組織打擊走私行為外,推廣正確保育觀念亦是根本之道,只要你我都不買,自然就沒有人賣。

大象的細胞比人類還多,得癌症的比率卻比人類低?

圖/pixabay

大象有著龐大的體型,細胞總數比起較小的哺乳類高出數百倍,正常細胞突變成癌細胞的機率應該也會比較大,但事實上卻並非如此是為什麼呢?

大象體內存在著兩種基因:

  1. 腫瘤抑制基因(P53),就像是負責幫病患分類的醫師,當細胞分裂出現異常時,偵測DNA的損傷,選擇適合的處理方式,進行修復或摧毀。
  2. 白血病抑制因子(LIF),又被稱作「殭屍」基因。被比喻為執行命令、消滅受損細胞的角色。

多數的哺乳類動物在DNA偵測到小損傷時,會選擇修復,但大象細胞更常選擇的是「摧毀」,這跟其他哺乳類動物不太一樣。芝加哥大學演化生物學家,文森.林奇(Vincent Lynch)表示:「大象很奇怪,牠們的細胞在DNA損傷後,就會直接死亡。」

研究指出,大象體內LIF基因副本之一的「LIF6基因」,早在5900萬年前,就存在大象體內,但最初的LIF6基因並沒有什麼功能。隨著演化,這種基因也進化了,現在的LIF6,能接受P53的命令,除掉受損細胞。在P53和LIF6的合作之下,大象細胞的異常大多都會直接被除去,因此減少癌症的發生率。

參考資料:

延伸閱讀:

院線影評/《 小飛象 》:低空飛過的量產闔家歡  @娛樂重擊
《小飛象》真的能飛得起來嗎?

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