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什麼是阿茲海默症?記憶喪失和乙醯膽鹼有什麼關係?——《當大腦開始崩壞》

八旗文化_96
・2019/04/24 ・3614字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 527 ・七年級

來解析大腦吧!

近年來想要瞭解大腦所做的嘗試,主要是將大腦分解為各個組成部分,然後各自檢驗這些部分,再將它們納入一個更大的理論框架中——此即哲學上的化約論(reductionism)。雖然許多人相信現在該丟棄這種思考方式,因為科學已證明大腦是比各部分的總和更為複雜,但化約論為我們提供了大量知識,許多治療阿茲海默症的研究即是仰賴這些知識。

圖/wikipedia

廣泛來說,大腦主要是由兩種細胞類型所構成——神經元與神經膠質。神經元,即大腦的神經細胞,是一種放電細胞,它會利用名為突觸的特殊接觸點,互相傳送化學訊息。它們經常被比喻為茂密森林中的樹,或是電信網路中的電線。你也可以把它們想成社群媒體中的名人:每個神經元就有如擁有約八百五十億「 朋友」的人,而它們只是多達百兆突觸連結的「 網路」之一部分。這意味著在你腦中的最深處,每一秒便有數十億的神經元正傳送著數兆個突觸訊息。

神經膠質(glia,希臘文的膠)乃是保護與支持神經元的不帶電細胞。過去被認為不具有太多其他作用,因此有此貶抑的希臘文翻譯。但現在有很好的證據顯示神經膠質在大腦中扮演著更傑出的角色,而站在阿茲海默症研究最前線的眾多神經科學家,正忙著破解這些角色,試圖將它們運用在治療上。

神經膠質(glia,希臘文的膠)乃是保護與支持神經元的不帶電細胞。圖/wikimedia

根據英國生物學家路易斯.沃爾伯特(Lewis Wolpert)的說法,理解神經元複雜性的最佳方式,便是將每個神經元想像成一個成人大小。以此比例,整個大腦將涵蓋十公里的區域,接近曼哈頓的大小,並且朝向天空十公里遠。曼哈頓的人口大約一百六十萬人,大腦空間則是由數十億的「 神經元人」一個個向上堆疊,每個人會與一百到一千個之間的鄰居交談。如果你可以想像這個畫面,便能體會神經元是多麼複雜。

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想了解阿茲海默症,得先了解神經元

典型的神經元是由細胞體、名為樹突(dendrites)的無數細小突起,以及一個名為軸突(axon)的長型突起所組成。而細胞體內存在多個「 內部器宮」,或稱為細胞器——例如存放神經元 DNA 的細胞核(nucleus)、提供神經元能量的粒線體(mitochondria)以及扮演微小蛋白質工廠的核糖體(ribosomes)。沿著樹突長條緊密排列的是突觸,每個突觸透過幾乎碰觸到其他神經元軸突(axon)的終末(terminal)來與其他神經元相互連繫。以此方式,神經元便形成固定但高度動態的互動網。

那是在一九七八年,幾乎同時來自不同英國生物化學家團隊的三項突破性研究,改變了阿茲海默症研究的面貌:其中一項是由愛丁堡大學的彼得.戴維斯(Peter Davies)所主導;第二項為紐卡索大學的伊萊恩(Elaine)和羅伯特.佩里(Robert Perry)主導;第三項則為倫敦神經學研究所的大衛.鮑恩(David Bowen)所主導。

圖/maxpixel

一九七○年代是對失智症認識最豐碩的十年。在美國,傑出的健康活動推廣家佛羅倫斯.馬奧尼(Florence Mahoney),開始遊說政治人物建立一個專精於年齡相關疾病的新機構,以補充既有國立衛生研究院(NIH)的不足。在她的協助下,國會說服尼克森總統於一九七四年通過「 老化研究法案」(Research on Aging Act),並建立了「 國家老齡研究所」(NIA)。在英國,健康活動推廣家彼得.坎貝爾(Peter Campbell)創立了「 精神病人」聯盟(MPU),致力於消除當時療養院式的精神病系統—這在當時都是不斷揭露疏於照顧並虐待失智症病人的來源,而在一九七九年,一小群病人家屬與謹慎的醫療從業人員組成了阿茲海默症協會(即今日的阿茲海默症協會)。 在歐洲的柏林、巴黎、羅馬與斯德哥爾摩等地著名的學術機構,亦開始集結不同背景的科學家,並且建立以挖掘阿茲海默症未知來源為唯一目標的大學科系。

分娩麻醉為何會失去記憶?

在英國,有一位生物化學家注意到分娩麻醉效果和記憶形成之間具有神祕的連結。在那時,採用一種名為東莨菪鹼(scopolamine)的藥物來減輕孕婦生產時的疼痛。在此之前,氯仿(chloroform)是唯一選擇,但因為它是具生命威脅的併發症如心臟衰竭的來源,因此醫療機構飽受指責。而東莨菪鹼取自亞洲的開花植物山莨菪(Scopolia tangutica),其改良之處在於它具有誘發「 半麻醉狀態」(Twilight Sleep)的能力:病人不會感到疼痛,但同時能保持完全清醒。然而令人驚訝的是,他們發現一項有趣的觀察,產婦在生產後對於生產過程完全沒有記憶。沒人能解釋原因。科學家知道的只有東莨菪鹼會干擾神經系統中乙醯膽鹼的信號傳導。

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山莨菪(Scopolia tangutica)。圖/wikipedia

記憶和乙醯膽鹼的關係是?

要想弄清楚神經化學如何影響記憶的形成以及保存,對神經科學來說仍有如聖杯般的存在。我們仍不知道記憶是如何運作的。一九七○年代,挪威科學家皮爾.安德森(Per Anderson)與泰耶.勒莫(Terje Lømo)提出了至今仍最具說服力的理論,主張記憶的製造與喪失,是神經突觸個別強化與變弱所致。他們稱此模型為「 長期增強作用」(LTP)。他們表示,此現象的發生,是在一突觸接收到高頻電流的刺激,而這會造成兩神經元之間連結的強度持久增強。這幾乎就像科學中的所有事物一樣,事實(或此例的假設)總是奇怪到難以理解,但安德森與勒莫提出這些連結簡單來說「 就是」我們的記憶。這與我們感知到的——傳送至我們大腦的影像與感覺——完全不同。記憶實際上是經過編碼的。

海馬迴(Hippocampus)掌管記憶。圖/wikimedia

因此,當一段記憶產生時,例如初次與某人會面,這個資訊首先會傳送到海馬迴,以在突觸網路中進行編碼。這個資訊有些會停留在此成為短期記憶,大約維持個三十秒,但如果這個會面有某些重要事情或強烈情感元素存在,那麼這個資訊就會導入皮層的突觸,在那裡儲存為長期記憶。這個科學理論聽起來或許不太精確且無法令人滿意,但這就是我們僅能做的推論。我們知道長期記憶廣泛來說可以分為陳述性記憶和程序性記憶。陳述性記憶指的是一生中收集的知識,例如家中小狗的名字或你有幾個小孩等等。程序性記憶則牽涉到如何執行某些事,例如綁鞋帶或開車。但若就記憶的神經生理學角度來說,安德森與勒莫的 LTP 理論,再結合以某種方式涉入的神經傳遞物信號發送,仍是(目前亦是)神經科學中對記憶最佳的描述。

對此理論,英國生物化學家馬上提出一個明顯的問題:

乙醯膽鹼的流失有可能是造成阿茲海默症記憶衰退的原因嗎?

這是個十分有趣的理論。如果證實為真,或許可將整個謎團縮小至單一問題:科學家便能開發一種只取代乙醯膽鹼的新藥。確實,帕金森(Parkinson’s)的研究在一九六○年代便是以此種方式取得勝利,當時發現帕金森症患這會喪失神經傳遞物多巴胺(dopamine),而科學家們便發明一種方式,使用左旋多巴(Levodopa)藥物來取代它。雖然不見得能治癒,但對帕金森患者的治療成效一直不錯。

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以人為方式增進大腦的記憶能力

但以阿茲海默症的情況來說,答案並不是那麼直接,此想法的成功與否取決於數個問題。首先,從已故阿茲海默症病患取得的大腦樣本中,是否發現減少了乙醯膽鹼?在對屍體解剖組織一番密集的搜尋後,各英國團隊取得一致意見,並在一九七八年紛紛發表他們的發現。看起來「 是的」。

下一個問題是,若以人為方式在年輕健康的人身上阻擋乙醯膽鹼,是否會觸發和老年人身上所見的相同記憶喪失問題?幸運的是這個問題已有答案。一九七四年,芝加哥西北大學的大衛.德雷切曼(David Drachman)與珍妮特.萊維特(Janet Leavitt)針對一群年輕學生志願者,讓他們服用以東莨菪鹼製成的「 半麻醉劑」,並測試他們儲存與吸收新記憶的能力。例如他們是否在聽完錄音機播放的一串隨機數字後,能記住並重複它們?以及他們能列出多少類別為動物、水果以及女孩名字的名詞?接著,他們又針對五十五歲到八十九歲之間未服用藥物的健康志願者進行同樣的測試。令人驚訝的是,在每個測試中未服藥學生的表現遠遠超過年長測試者,而在東莨菪鹼影響下的學生則表現得和年長對手們一樣糟。在此,再次得到肯定的答案。

未服藥學生的表現遠遠超過年長測試者,而在東莨菪鹼影響下的學生則表現得和年長對手們一樣糟。圖/pixabay

最後一個也是最重要的問題:

是否提高阿茲海默症患者腦中的乙醯膽鹼釋放,便能增進他們的記憶力?

測試此問題最簡單的方式是透過飲食。若要製造乙醯膽鹼,神經元首先需要膽鹼,這是一種在血液循環中發現的維他命。這種維他命從我們吃的食物中即可大量提供——例如蛋、牛肉以及魚即富有大量膽鹼。

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——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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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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【成語科學】老馬識途:馬的記憶力好嗎?
張之傑_96
・2025/06/28 ・1305字 ・閱讀時間約 2 分鐘

一段來自春秋戰國的故事

介紹這個成語,先要簡單談談周朝的歷史。

周武王建立的周朝,傳到周幽王,已是第 12 代。周幽王寵愛褒姒,做了不少糊塗事,弄得國家亡了,自己被殺。繼位的周平王,把國都從鎬京(今西安)遷到雒邑(今洛陽),史稱東周。遷都以前,史稱西周。

東周分為兩個階段,前期稱為「春秋」,後期稱為「戰國」。春秋時,周王仍有天下共主的名義,但已不能號令各諸侯國,於是北方邊疆民族開始騷擾中原。齊桓公在大政治家管仲的輔佐下,提出「尊王攘夷」(尊崇周王,排除夷狄)的口號,藉以號令其他諸侯國,成為春秋時期的第一位霸主。齊桓公之後,還有四位霸主,史稱春秋五霸。

成語「老馬識途」,出自於齊桓公與管仲的故事。圖 / wikimedia

齊桓公提出的尊王攘夷,不只是個口號,還付諸行動。西元前 663 年,北方的孤竹國入侵燕國。燕國向齊國求援,齊桓公親自率軍出征。去的時候是春季,打敗孤竹國時已是冬季,從春暖花開到地上積雪,由於景物變化太大,以致找不到去時的道路。

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大家正在不知所措的時候,管仲對齊桓公說:「主公不要憂慮,據說老馬認識走過的路,讓我們試試吧。」於是挑選了幾匹老馬,讓牠們在前面行走,軍隊跟在後面,果然找到去時的道路。這個故事就是成語老馬識途的出典,記載在《韓非子》這本書上。

 因此,老馬識途的含意,比喻有經驗的人對事情較為熟悉。說到這裡,循例造兩個句吧。

 要不是他老馬識途,我們進入這片森林,肯定迷路。

你老馬識途,這次前往小琉球旅行,就由你帶隊吧。

短期記憶差,長期記憶卻超強

談到這裡,該談談老馬識途的科學意涵了。馬的短期記憶很差,只能維持十幾秒,因此馴馬時,馬犯了錯懲罰牠,可能早已忘記剛才做了什麼。然而,馬的長期記憶卻好得出奇,甚至比人類還要好。馬一旦學會某件事,就會永遠記得。實驗證明,馬可以在十幾年後,仍記得和牠相處過的人呢。

馬的短期記憶力雖然很差,但長期記憶力卻十分驚人。圖 / pixabay

因此馬曾經經常走某一條路,牠是會牢記不忘的。不過由於馬的短期記憶不佳,所以先決條件是:要走過許多次才行。以管仲讓老馬帶路的例子來說,那些老馬肯定曾經在這一帶來來往往。章老師猜想,管仲挑選的幾匹老馬,或許是當地的老馬,而不是從齊國帶去的老馬。

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馬的長期記憶力好,還有個故事可以證明。唐代宮廷訓練馬匹跳舞,稱為「舞馬」。西元 755 年,爆發「安史之亂」,叛軍攻陷長安,叛軍首領安祿山看過舞馬表演,擄去數十匹。安史之亂結束後,這批舞馬被唐軍接收,把牠們當成一般戰馬飼養。有一天軍中宴會,鼓樂聲響起,舞馬習慣性地隨著節拍跳舞,指揮官以為是馬怪,命令士兵鞭打,牠們仍然跳個不停,最後竟然被打死了。

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從昏迷到死亡錯覺:摩托車事故後的科塔爾症候群——《大腦獵奇偵探社》
行路出版_96
・2024/08/24 ・3933字 ・閱讀時間約 8 分鐘

摩托車事故後的幻覺

一九八九年十月,二十八歲的股票經紀人,姑且稱之為威爾(Will),發生了嚴重的摩托車意外。他腦部受到重創,陷入昏迷,雖然幾天後恢復意識,但他在醫院裡住了好幾個月,治療腦傷以及其他損傷引起的感染。

到了隔年一月,威爾的復原情況非常良好,已經可準備出院。他的身上有些問題永遠好不了,例如右腿行動困難以及喪失部分視覺。但是最困擾他的問題發生在他的腦袋裡:他相當確定自己已經死了。威爾的母親為了幫助兒子早日康復,帶他去南非度假。但南非的炎熱讓威爾相信這個地方就是(真正的)地獄,因此更加確定自己必定是個死人。母親難以置信地問他是怎麼死的,他說了幾個可能的死因。有可能是血液感染(這是治療初期的風險),也有可能是他之前打黃熱病疫苗之後的併發症。此外他也提出自己可能死於愛滋病,雖然他沒有感染 HIV 病毒或愛滋病的任何跡象。

威爾康復出院,但堅信自己已經死亡。連他母親帶他去南非度假,都被他認為自己身在地獄。 圖/envato

有一種強烈的感覺纏上威爾,揮之不去─他覺得身旁所有東西都……這麼說好了……不是真的。車禍前熟悉的人和地方,他現在都不太認得,所以他愈發覺得自己住在一個奇怪又陌生的世界。連母親都不像真的母親。其實在南非度假的時候,威爾就曾這麼說過。他認為真正的母親在家裡睡覺,是她的靈魂陪伴他遊歷陰間。

喪失現實感:大腦如何捏造非理性的死亡解釋

四十六歲的茱莉亞(Julia)有嚴重的雙相情緒障礙症(bipolar disorder),入院時她相信自己的大腦和內臟都已消失。她覺得她早已不存在,只剩下一副空殼般的軀體。她的「自我」消失了,所以她(無論從哪個意義上看來都)是個死人。她不敢泡澡也不敢淋浴,因為怕自己空空如也的身體會滑進排水孔流走。

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三十五歲的凱文(Kevin)憂鬱的情況愈來愈嚴重,幾個月之後,腦海中的念頭漸漸演變成妄想。一開始,他懷疑家人正在密謀要對付他。接著,他認為自己已經死了,也已經下地獄,只是身體仍在人間。現在這副身體是空殼,裡面一滴血液也沒有。為了證明自己的想法沒錯,他從岳母家的廚房裡拿了一把刀,反覆戳刺手臂。他的家人明智地叫了救護車,將他送進醫院。

科塔爾症候群患者的大腦顯然有問題。發病之前,通常發生過嚴重的神經系統事故(中風、腫瘤、腦傷等等),或出現精神疾病(憂鬱症、雙相情緒障礙症、思覺失調症等等)。不過這些情況導致科塔爾症候群仍屬少見,神經科學家尚未找到明確原因,可以解釋科塔爾症候群患者的大腦為何如此與眾不同。再加上每個患者的症狀都不太一樣,判斷起來更加困難。話雖如此,有些共同症狀或許能提供蛛絲馬跡,幫助我們了解這種症候群。

科塔爾症候群的患者經常說,他們身處的世界莫名其妙變得很陌生。多數人看到自己曾邂逅多次的人事物時,大腦都能點燃辨認的火花,但這件事不會發生在科塔爾症候群的患者身上。舉例來說,患者可能認得母親的臉,但就是莫名的感到陌生。她似乎缺乏某種無形──但重要的─個人特質,所以患者即使看到這個生命中最重要的人,卻無法產生預期中的的情感反應。

患者也可能會有疏離感,彷彿自己是這世界的旁觀者,而不是參與者。術語叫做人格解離(depersonalization)。此外,周遭的一切都散發超現實的氣氛,讓患者相信自己生活在擬真的夢境裡─這是一種叫做喪失現實感(derealization,亦稱失實症)的症狀。科塔爾症候群患者體驗到的陌生感、人格解離、喪失現實感,都會嚴重扭曲他們眼中的現實世界。不難想像這會讓大腦難以負荷。

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大腦碰到如此矛盾的情況會拚命尋找原因。對大腦來說,能夠合理解釋各種生活事件是非常重要的。若找不到合理的解釋,世界很快就會變成無法預測、無法理解,最終變得無法忍受。因此為了清楚解釋所經歷的事情,大腦會無所不用其極。如果在經驗裡出現大腦難以合理解釋的元素,它會退而求其次:自己捏造合理的答案。

每個人的大腦都會這麼做,而且隨時隨地都在做,只是我們察覺不到。例如有研究發現,我們每天做的決定不計其數─從什麼時間吃點心,到要跟誰出去約會──但我們做這些決定時總是不假思索。我們好像大部分的時間都處於自動駕駛模式。可是每當有人問我們為什麼做這樣的決定時,大腦幾乎總能想出好答案來合理化我們的選擇。但有時候,它想出來的答案完全不合理。

有一項研究讓男女受試者看兩名女性的照片,請他們選出比較好看的那位。受試者做出決定之後,研究人員隨即將照片放在他們面前,要他們解釋為什麼選這個人。但受試者不知道的是,研究人員會偷偷調換照片(占比約二十%),要受試者解釋自己為什麼挑中這個(他們明明沒挑中的)人。大多數受試者都沒有識破研究人員的詭計。他們通常不會質疑照片上的人不是自己選的那個,而是當場想出合理的答案,說明為什麼覺得眼前照片上的人比較好看,例如「她看起來很辣」,或是「我覺得她比較有個性」(兩張照片差異甚大,所以受試者不是單純的認錯人)。

這種非刻意的捏造叫做虛談(confabulation),大腦做這件事的頻率比你以為的更高。虛談的原因可能有百百種,但這似乎是大腦遇到自己無法明確解釋的事件時,會使用的策略。神經科學家相信,科塔爾症候群患者的大腦也做了類似的事情。從這個角度來說,科塔爾症候群的起點,是前面提過的幾種狀況(例如創傷、腫瘤等等)導致大腦功能異常。

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大腦合理性檢查機制失靈

大腦功能異常導致現實感喪失與人格解離,進而使患者覺得周遭的一切很陌生,欠缺他們預期中的「真實感」。於是患者的大腦努力理解這樣的經驗,瘋狂尋找合理的解釋。基於不明原因,科塔爾症候群患者容易把注意力轉向內在,認為如果外在經驗不對勁,毛病可能出在自己身上。

結果基於某些更加不明的原因,大腦找到的解釋是他們已經死了、正在腐爛、被邪靈附體,或其他稀奇古怪的、與存在有關的原因。這一連串環環相扣的假設聽起來有點誇張。畢竟,喪失現實感這樣的症狀沒那麼少見;很多人(某些估計高達七十五%)會有類似的─但非常短暫的─喪失現實感的經驗。但有這種經驗的人,幾乎都不會認為自己已經死了。

顯然,科塔爾症候群患者的大腦裡還發生了別的事情。神經科學家相信,或許是重要的合理性檢查機制(plausibility-checking mechanism)沒有發揮作用。大腦偶爾會錯誤解讀生活裡發生的事,但我們通常不會想出一個明顯不合理的解釋。

或許是因為大腦錯誤解讀現實,讓科塔爾症患者對現實理解出現錯覺。 圖/envato

大腦似乎有一套用來評估邏輯的機制,確保我們的邏輯可以通過合理性的檢驗。在多數有過喪失現實感或人格解離等症狀的人身上,這套合理性檢查機制能使他們立刻否決「我感覺到自己脫離現實,是因為我已經死了」的想法;大腦認為這個提議很荒唐,很可能再也不會想起它。但是在科塔爾症候群的患者身上,這套合理性檢查機制顯然壞掉了。大腦將脫離現實的感覺歸因於他們已經死了,這個想法不知為何保留了下來,而大腦也認為這個解釋站得住腳。於是在其他人眼中絕對是妄想的念頭,成了他們深信不移的答案。

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醫生在為科塔爾症候群患者(以及後面會介紹的另外幾種行為古怪的精神障礙患者)尋找腦部損傷時,經常發現腦傷位於右腦。神經科學家因此假設合理性檢查機制位於右腦。大腦分為兩半,叫做大腦半球(cerebral hemispheres)。左腦半球和右腦半球的劃分簡單有力,因為有一道裂縫將大腦一分為二。乍看之下,左右兩邊一模一樣,但受過訓練的神經科學家用肉眼就能看出兩者並非完全對稱。透過顯微鏡觀察,差異更加顯著。因此左腦與右腦的功能有差異或許不足為奇。

長期以來,一直有人拿這些差異做文章,用錯誤的方式來解讀左腦和右腦的不同,以偏概全又過於誇大。例如斬釘截鐵地說,有些人較常使用右腦,也就是「右腦人」,所以擅長創意思考,「左腦人」則比較有邏輯。這是大家耳熟能詳的觀念,但神經科學家認為這只是迷思。實際上,我們使用大腦時不會特別偏左或偏右,而是完整使用兩個半腦。不過有些功能(例如語言的某些能力)會比較依賴某一個大腦半球。所以科塔爾症候群與右腦損傷有關的假設,並非全然不可能。

但科塔爾症候群(可能也包括合理性檢查機制)與右腦的關聯性依然只是假設,只不過許多(但不是所有)神經科學家深入研究過的科塔爾症候群案例,都支持這項觀察結果。無論合理性檢查機制確切位於何處,但在推演患者如何發展出科塔爾症候群的通用模型中,這個假設的機制扮演著重要角色。首先,大腦功能異常造成疏離症狀,例如喪失現實感與人格解離。大腦出於習慣,會先試著為眼前的情況找答案。問題是,仔細檢查並淘汰不合理答案的能力也受損了,於是大腦只好捏造稀奇古怪的答案,告訴自己身體已經死了(或是邪靈附體、正在腐爛等等),而且不會因為這個答案不合理而淘汰它。

有人認為,這種階段性的妄想形成過程也適用於另一些妄想症。這些妄想症的症狀也很古怪,不亞於科塔爾症候群。

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——本文摘自《大腦獵奇偵探社:狼人、截肢癖、多重人格到集體中邪,100個讓你洞察人性的不思議腦科學案例》,2024 年 7 月,行路出版,未經同意請勿轉載。

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