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如何支配自我專注力?從理解意識的極限開始吧!——《心流:高手都在研究的最優體驗心理學》

行路出版_96
・2019/07/03 ・4717字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 529 ・七年級

編按:掌控意識便可影響人生品質,能夠掌握自我意識的人也比較快樂。在進入「心流」知前,我們必須理解意識的限制,才能掌控自己的精神能量,優化人生品質。

意識有極限嗎?

如果我們可以將意識包含的內容無止盡地擴大,那麼人類的幾個基本夢想就可以實現了,我們將會長生不老、無所不能,換句話說,就跟神一樣。如果我們的思考沒有限量,那麼便可以感覺所有的事、做所有的事,還可以接收所有資訊,讓生命中的每一瞬間都擁有豐富的經歷。這麼一來,我們便可以在一生中體驗上百萬個,甚至無限個不一樣的人生。

如果我們的思考沒有限量,那麼人類的幾個基本夢想就可以實現了。圖/pixabay

但很遺憾的,我們的神經系統不是沒有限度的,它在特定時間內能處理的資訊就是這麼多。進入意識的「事件」太多了,如果沒有即時處理,很快便會被新來的事件擠出去。邊走路邊嚼口香糖很簡單,但是同時要再多做幾件事就不是那麼容易了。思緒間的銜接必須非常順暢,否則很容易就會亂了陣腳。當我們在思考一個問題時,就感覺不到悲傷或快樂。我們也沒辦法在邊跑步邊唱歌的同時,還一邊記帳,因為這些事都需要大量注意力。

有限是多有限?

現有的科學知識推測,我們的神經系統同一時間可以處理的資訊量,頂多是七位元,這包括聲音辨別、影像刺激、可辨識的情緒或思想等,而從一組位元轉換到另一組位元所需最短的時間是十八分之一秒。利用這些數據,我們推算出一個人在一秒鐘內能處理的資訊量,大約是一二六位元,或是每分鐘七五六○位元,每小時五十萬位元。

如果人一生的年歲是七十年,每天醒著的時間是十六個小時,那麼一輩子可以處理的資訊量是一千八百五十億位元。這就是我們生命的全部了,我們的每一個思緒、每一個記憶、每一個感覺和動作,全都涵蓋在裡面。一千八百五十億聽起來像天文數字,但事實上沒有想像中的大。

圖/pxhere

我們可以這麼了解意識的有限:要理解一個人的說話內容,我們每秒鐘得處理四十位元的資訊。如果我們的極限是每秒鐘處理一二六個位元的資訊,理論上,我們同一個時間可以聽三個人說話,只不過前提是不能有其他想法或感知進入意識。也就是,我們沒辦法在聽他們講話的同時,還注意到他們的表情、思考他們為什麼這麼說,或是注意他們的穿著。

當然,這些數據是以我們目前對大腦的認識所做的推測,可能低估也可能高估。樂觀的人認為,演化的結果讓我們的神經系統發展出可以處理「塊狀」資訊的能力了,所以能處理的資訊量也大幅提升。算數、開車之類的事也愈趨自動化,這讓我們的大腦有更多空間處理其他資訊。另外,我們也學會了利用符號,像是文字、數字、抽象概念與程式化的敘事方式,來濃縮資訊。例如《聖經》裡的每一個寓言,都是結合眾多人的經驗而得來不易的教訓。樂觀的人也說,意識是「開放的系統」,可以無限的擴展,沒有必要考慮它的極限。

只要沒有什麼急迫的事情占據大腦,大部分人處理的資訊量都遠低於極限。圖/pixabay

但是壓縮刺激的效果並沒有預期中的好。為了生存,我們醒著的時間中,有百分之八得花在吃東西,與洗澡、穿衣服、刮鬍子、上廁所等照顧身體的需求上,這些事加在一起,大約會占據百分之十五的意識。在做這些事的時候,我們很難同時從事需要高度注意力的事。只要沒有什麼急迫的事情占據大腦,大部分人處理的資訊量都遠低於極限。一個人一天大約有三分之一的時間是不需要盡責任義務的,也就是寶貴的「休閒時間」,在這段時間,大部分人都是盡量放空大腦。

不用花太多心思的活動

幾乎有一半的美國成年人,空閒時間是在電視機前度過的。看電視時,雖然也需要處理影像資訊,但電視節目的設計和角色往往是不斷重複的,不需要花太多注意力在記憶、思考或意志力上。也難怪,大家會認為自己在看電視時的注意力、技能的使用、思慮的清晰度和感覺的強度都是最低的。至於其他在家從事的休閒活動,需要的注意力也不過就高了一點點。看報章雜誌、閒聊、望著窗外發呆,這些事牽扯到的新資訊都不多,所以也不需要太多注意力。

看電視時,不需要花太多注意力在記憶、思考或意志力上。圖/pixabay

所以說,有生之年可以享受一千八百五十億位元的事件可說是高估了,也可能是低估了。如果是考慮大腦理論上可以處理的數據總量,那這個數字可能太低了;但是如果看人們怎麼實際使用大腦,這個數字很可能是高估了。不管是哪一種狀況,一個人可以經歷的就是這麼多而已。因此,篩選進入我們意識的資訊就變得非常重要;事實上,它們決定了我們的生命內容與品質。

資訊是如何進入腦中的?

資訊要進入意識有兩個管道,一個是我們刻意將注意力集中在它上面,另一個是基於生物或社會指示。例如在高速公路上開車時,我們可能經過了幾百輛車,卻沒有真正注意它們。它們的顏色形狀都只是一閃即過,看過就忘了。可是偶爾我們也會注意到一輛特別的車,或許是因為它在車道間忽左忽右的開著,或是它的速度特別慢,又或是它的外觀特殊。

這部車的影像會進到我們的意識中,我們會知道它的存在。在我們的大腦裡,這部車的視覺資訊(例如「忽左忽右」)會被拿來和記憶中其他行為不當的車放在一起比較,並決定它應該歸在哪一類,是沒有經驗的駕駛、酒後駕駛,還是有經驗但是一時分心的駕駛呢?一旦這個事件和其他已知事件配對好了,它的身分就明確了。接下來我們會評估:我該擔心嗎?如果答案是肯定的,我們就得決定適當的行為反應:我該加速前進、慢下來、換個車道,或是停下來通知巡邏警察呢?

複雜的心理操作必須在幾秒鐘內完成。圖/pixabay

這一連串複雜的心理操作必須在幾秒鐘,甚至不到一秒鐘內完成。要在這麼短的時間內做出正確判斷看似不可能,但事實情況就是如此。而且它的發生不是反射動作,而是藉著注意力才得以完成的。我們的注意力在數百萬位元的資訊中,挑選了值得關切的幾個位元。接著又從記憶中取出了相關的參考資料,並評估整個事件,做出正確的決定。

儘管能力強大,但注意力還是無法超越我們先前提過的極限,也就是我們在同一個時間點可以注意並處理的資訊量就是這麼多。從記憶庫中取出資訊,把它和正在關注的焦點一起比較,進行評估,做出抉擇,這每一個步驟都仰賴大腦有限的處理能力。當這位駕駛注意那部可能製造麻煩的車子時,如果想要避免意外發生,就必須停止講手機。

有些人知道怎麼有效運用這樣無價的資源,有些人卻把它白白浪費掉了。懂得掌控意識的人,必定具有隨時可以集中注意力的能力,在追求目標的過程中全神貫注,不受其他事物分心。

具備這種能力的人,即使在平凡的日常生活中,也能感到樂趣無窮。

專注力的運用

我們在支配自己有限的專注力,如果不是把它聚集成一道能量,就是任由它隨意散射。圖/pixabay

我們在支配自己有限的專注力,如果不是把它聚集成一道能量,就是任由它隨意散射。支配注意力的方式可以決定生活樣貌與內涵,塑造出截然不同的現實狀態。我們經常用來描述個人性格的字眼,像是個性外向、積極進取、偏執妄想等,講的其實就是一個人建構注意力的模式。在同一場派對上,個性外向的人會試著和他人進行有趣的互動,積極進取的人會企圖建立對自己有利的人脈關係,偏執妄想的人則擔心陷入危險,處處提高警覺。我們有無數種方式可以支配注意力,有些可以讓生活更加豐富,有些則讓生活苦不堪言。

當我們跨越文化或職業類別來看注意力的結構時,會發現它的可塑性更加明顯。愛斯基摩獵人可以分辨十多種雪,永遠知道風的方向和速度。你可以把一個來自太平洋美拉尼西亞島(Melanesia)的水手矇上眼睛,帶他到離家數百英里的海上,他只需要在海面上漂浮幾分鐘,就可以根據洋流在身上的作用,判斷自己所在的位置。音樂家可以聽出一般人分辨不出來的細微差異,股票經紀人可以察覺一般人感覺不到的市場變動,好醫生可以一眼看出病人的問題所在,都是因為他們對注意力做過訓練,才有辦法處理這些很容易被忽略的細節。

對注意力做訓練,才有辦法處理這些很容易被忽略的細節。圖/pixabay

注意力可以決定哪些事會出現在意識中,而且我們也需要注意力來執行發生在意識裡的其他心靈活動,像是記憶、思考、感覺和做抉擇等,所以我們可以把它視為一種精神能量。沒有這股能量我們就成不了事,而做事的時候會消耗這股能量。因著使用這股能量的方式,我們創造了自己。我們的記憶、想法與感覺都由它塑造。但是從另一個角度來看,這股力量也是我們控制、受我們支配的,因此,它便成了我們試圖改善經驗品質時最重要的工具。

但是,上面的「我們」,那個理應掌控注意力的我們指的是誰呢?那個決定如何使用來自神經系統這股精神能量的「我」在哪裡?為靈魂掌舵的主人又在哪裡呢?

一旦我們考慮到這些問題,就會發現那個「我」,或是我們現在開始以「自我」稱呼的人,本身就是意識的一部分,而且從來沒有偏離注意力的焦點太遠。想當然爾,我們的自我肯定會出現在自己的意識中;在認識我的人的意識中,我也會以他們所認識的我存在,但他們意識中的「我」,很可能跟「原始」的我,也就是我眼中的自我,有很大的差距。

自我的塑造

「自我」跟一般的資訊不同。

事實上,它包含了進到意識裡的每一件事物,所有記憶、行為、欲望與痛苦,更重要的是,這個「自我」還代表我們日復一日、年復一年建立起來的目標層級。一位政治活動分子的意識很難和他的意識形態區隔,一個銀行家的自我可能以他的投資做包裝。當然,我們一般不會用這方式來看待自己。我們很少注意到這部分的自我,因為我們意識到的,通常是我們的外表、我們給人的印象,或是希望自己可以變成的樣子。

我們意識到的通常是我們的外表、我們給人的印象,或是希望自己可以變成的樣子。圖/jble.af.mil

我們的自我多半和身體相關,或是把範圍再擴大一點,延伸到我們的車子、房子或家人。然而,不管我們知不知道這件事,自我都是意識中最重要的元素,因為在象徵性上,它代表了意識裡的所有內容,以及它們的相互關係。

耐著性子讀到這裡的讀者可能會覺得像在兜圈子一樣。如果注意力,或說精神能量,是受自我支配的,自我是意識的內容與目標的總和,而自我意識的內容與目標又是反映注意力支配的結果,最後得到的就跟「雞生蛋、蛋生雞」一樣,沒完沒了。我們一下子說自我可以主導注意力,一下子又說注意力決定自我。

事實上,這兩句話都是對的:意識並不是一個線性系統,而是互有因果關係的循環。沒有錯,注意力可以塑造自我,而自我又受注意力塑造。

——本文摘自《心流:高手都在研究的最優體驗心理學》,2019 年 3 月,行路出版

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行路出版_96
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行路為「讀書共和國」出版集團旗下新創的出版社,出版知識類且富科普或哲普內涵的書籍,科學類中尤其將長期耕耘「心理學+腦科學」領域重要、具時代意義,足以當教材的出版品。 行路臉書專頁:https://www.facebook.com/WalkPublishing

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宇宙文明演化史(下):文明蘊含的資訊量與精細結構的掌握
Castaly Fan (范欽淨)_96
・2023/06/27 ・4854字 ・閱讀時間約 10 分鐘

編按:說到星際文明的發展程度,科幻愛好者必定會提到「卡爾達肖夫指數」,以使用的能源多寡,來區分文明發達程度。然而,除了從能源來評斷文明進程,其實還有其他的評判方式。

「宇宙文明演化史」系列,將在上篇回顧「卡爾達肖夫指數」,下篇介紹較少討論的「資訊量」與「微觀尺度」的評斷觀點。

資訊量的掌握層級

卡爾達肖夫指數是以「能量」作為文明分級的依據。同時,薩根(Carl Sagan)也有提出不同的分類法。他將文明所擁有的「資訊含量」作為依據,將文明分出「A — Z 級」。這些資訊量的定義很廣泛,語言、文字、影像都屬於資訊量的一部分。

在薩根的分類法中,「A 級」文明能掌握 106 位元的資訊,但目前人類史上的任何一個文明所掌握的資訊量都比這個數目還多。要超越一個 A 級文明相當簡單,比如:你只需要用「二分法」試探,例如判斷這個文明「是存在還是消亡的」。探問過二十次這樣的問題後,相當於掌握了 220 種可能性,這個數字剛好略大於 106

也就是說,這已然囊括了一個 A 級文明的所有資訊,一旦通過了這個二分法測試,就可以被判定為 B 級文明。以此類推,當人類所擁有的資訊量每增加十倍、便對應到不同的字母分級,因此,在這個分類中最為先進的是「Z 級」文明、相當於能掌握 1031 位元的資訊量。

資訊量的爆炸最早可以追溯至文字發明開始,書面文字使得人類得以記載當下、乃至於過去發生的一切歷史。古希臘時代所有的書面文物加總起來大概對應於 109 位元的資訊量,相當於薩根筆下的 C 級文明。1970、80 年代,薩根從全世界所有藏書館數以千萬計的藏書總量、頁數進行統計,我們人類從歷史上至當代所擁有的文字、語言、圖像等資訊含量總計大約是 10¹⁵ 位元,因此被歸類為「0.7 H」類文明。

而資訊量的第二次大爆炸莫過於網際網路的誕生。當網路普及後,無論是科學、經濟、政治、醫療、娛樂、藝術等包羅萬象的事物,都裝載在網際網路之中。2016 年,全球網路所涵括的總資訊量大概是 1.3 ZB (zettabytes),大約相當於 1022 位元,對應於 Q 級文明。根據國際資訊公司(IDC)預測,人類所擁有的數據庫資訊總量在 2025 年可以達到 175 ZB,相當於 1024 位元——也就是說,當前人類正在往「S 級文明」邁進。

有趣的是,薩根推測人類初次接觸到的外星文明應當是 1.5 J 到 1.8 K 類的文明,通常他們已然克服恆星際旅行的瓶頸。至於卡爾達肖夫的第 II 型文明,大約對應於 Q 類文明;而得以掌控可觀測宇宙大部分星系的 III 型文明,則可以達到 Z 類文明的水平。畢竟掌握時空旅行需要相當複雜的計算與模擬,需要遠超越當今的人類設備所擁有的一切運算能力。

然而,從目前的角度來看,顯而易見地——我們早已超越了他所預測的第 II 型文明等級。這是因為薩根在當時提出這個分類法時,尚未預測到數十年後的今天資訊量會隨著網路的出現而劇增。即使在薩根指數定義的資訊量必須是「單一而不重複的」(比如 A 網站的圖片是從B網站引用來的、同時 C 網站也使用了該圖片,我們只能將該影像視為一組位元、而非三組),但這些資訊在枝繁葉茂的網路時代已然是幾乎不可能被估算的。

因此,薩根的這個分級法在網際網路出現後便可能無法作為合適的指標,但卡爾達肖夫指數目前依然能適用;換言之,資訊量急速暴增似乎也側面反映了「能量」對於人類而言比「資訊量」更難駕馭的事實。

2000 年代之後,網際網路的發軔造就了資訊量呈指數成長。圖/Statista

微觀尺度的操作層級

另一個有關文明的分級是由英國宇宙學家約翰.巴羅(John D. Barrow)所提出的,是基於人類對於「微觀尺度」的「操作程度」。他發現,科學史上人類似乎不斷朝著微小尺度的事物進行探索,從生活中隨處可見的宏觀機械裝置、顯微鏡下的分析、到分子原子尺度的研究,某種程度上,「探測尺度」似乎與文明發達程度成正比。他將文明發達程度區分為下列等級:

  1. 負 I 型文明(機械文明)
    該文明能操控與個體同等尺度的一切物件,比如採礦、建築樓房、使用機械裝置等等。
  2. 負 II 型文明(生物工程文明)
    該文明能操控基因序列,或者藉由移植組織、器官來改變生命體的特性。
  3. 負 III 型文明(化學工程文明)
    該文明能操控分子,比如透過改變分子鍵結創造新物質。
  4. 負 IV 型文明(奈米文明)
    該文明得以操控個別原子,實現奈米科技在原子尺度的應用,並可能透過科技創造出複雜的人造生命體。
  5. 負 V 型文明(核子文明)
    該文明得以操控原子核,並能自由改造組成原子核的質子、中子。
  6. 負 VI 型文明(粒子文明)
    該文明將能操控夸克、輕子等組成萬物的基本粒子,並且能隨心所欲聚集粒子、駕馭高能量。
  7. 負 Ω 型文明(時空文明)
    該文明將能操控普朗克尺度(10-35 公尺)下的事物,比如量子泡沫(quantum foam)等微觀時空結構;他們將有能力透過負能量或者奇異物質控制、放大隨機漲落的蟲洞,從而具備實現時空旅行的能力。

顯而易見地,人類距離負 Ω 型文明依然來日方長。目前,人類能夠自由操控與我們相同尺度的機械物件,可以建築、採礦,也可以完成一些簡單的基因工程;在近一個世紀內,我們掌握了相對論、發明了人造衛星與 GPS,同時也因為量子力學的發跡,打造出各式各樣的電子產品。但我們尚未能夠自由改變分子鍵結、發明新物質的能力也是侷限的、更無法隨心所欲操控並改變原子結構,因此目前人類大概落在負 I 型文明與負 II 型文明之間。

尺度的數量級:愈先進的文明可能可以探測到愈微觀的結構。圖/筆者繪製

從物理學的角度來看,「探測尺度」和卡爾達肖夫指數的「能量」其實也是可以呼應的。由於相對論告訴我們宇宙中萬物都有一個速限,也就是光速,這意味著無論是能量、溫度、尺度、甚至時間單位都有一個極限值,也就是「普朗克單位」。在歷史上各種對撞機實驗告訴我們一個事實:當對撞機的能量愈高,人類所能探測的尺度就愈小。

事實上,普朗克能量(約 1.96x10^9 焦耳,相當於一輛車中 16 加侖汽油槽所提供的能量——貌似普通,然而這個值在微觀尺度下是相當大的,「焦耳」這單位在微觀世界大概相當於用「光年」換算人類尺度的距離)對應於一個普朗克質量黑洞的史瓦西半徑(約 10^(-35) 公尺,亦即普朗克尺度);用通俗的語言來說就是:一旦對撞機能量值大於普朗克能量,相當於把對應的質量壓縮到了小於史瓦西半徑的尺度,從而產生「黑洞」——即使是微型黑洞,也意味著我們的探測將被黑洞視界所設限。

換句話說,普朗克能量相當於我們能探測普朗克尺度的所需能量;一旦超越了這個值,我們的探測將因為黑洞的產生而不再精確。因此,即使是一個無限發達的文明,普朗克長度將會成為探測尺度的最終極限,小於普朗克尺度的事物便不再具有物理意義——要注意的是,這些事實是基於目前「已知的物理理論」,假設未來文明已經掌握了結合量子場論與廣義相對論的萬有理論,這些極限值並不是沒有被推翻的可能性。

對於未來文明的展望

從最基本有機分子、形成碳基生命體、再演化成為人類這樣的智慧生命,這樣的機率可以說是趨近於零,也因為如此,才有「地球殊異假說」、甚至是「創造論」這些爭辯。我們必須剛好躲過演化史上的大滅絕事件,並且在安穩的自然環境下演化為智人。這段過程還要大概經過一、兩百萬年後,才開始有文明的誕生;而縱觀整個人類史,科學正式發跡至今其實也就只有幾百年。

把地球 46 億年的歷史濃縮在一份年曆上,人類進入舊石器時代大概對應於 12 月 31 號晚上 11 點,大概跨年前 25 秒才進入新石器時代,而從文藝復興、大航海時代、科學革命至今,在這年曆的尺度下其實根本還不到一秒鐘。這還僅僅只是地球史的尺度——如果考量到 137 億年的宇宙史尺度,科技文明的興起根本是連一瞬間都還不到的事,可見人類的科技目前還算是相當稚嫩的。

科幻作品中那些搭乘星艦、遨遊星際空間的劇情,大多數便是 II 型文明;至於可以利用曲速引擎穿越時空的,或許是 III 型文明才能實現的。對於 II 型文明而言,他們或許能夠透過「戴森球」(Dyson sphere)控制恆星能量的輸出。當一個文明的工業發達到一個程度,便能夠駕馭恆星能量,搭建一系列能源板或人造衛星,從而環繞著恆星本體、調控能量的輸出,這種大規模的人造結構便稱為「戴森球」。

要建造這類型的結構,目前所知的方法大概就是藉由太空梭或者人造衛星在行星軌道上搭建一圈能源板,並可能需要碳纖維或者更堅韌且輕便的材料。

最基本的構造大概是建構一圈「戴森環」,再來是更多戴森環組裝成的「戴森雲」,或者可以透過光壓與重力的平衡打造出更完整的「戴森泡」;如果科技更發達,則有機會建造出完整且均勻的球殼包覆著恆星以及周圍的行星,也就是「戴森殼」,這類型結構基本上可以完全駕馭母恆星的能量、並且可以將球殼內層表面改建為太空殖民地——但這以目前人類科技水平、或者資金限制等各層面而言,數百年內是不太可能實現的。

先進文明所建造的「戴森球」想像圖。圖/space.com

2015 年,恆星 KIC 8462852 的光變曲線一度成為天文學界的謎團,因為當時天文學家們觀測到該恆星的光譜有異常,且這一異常用傳統模型(比如周邊小行星帶、彗星雲氣等理論)是無法解釋的,因此,有一部份天文學家猜測該恆星的光度變化可能源於「人造巨型結構」;也就是說,能造成光譜像觀測結果那樣異常變化的原因,唯一合理的可能性就是「戴森球」的環繞與掩蔽。

這項研究吸引了當時不少外星愛好者的興趣,畢竟這顆恆星很可能正被高等外星文明所搭建的一系列巨大人工建築圍繞著!然而,根據 2019 至 2021 年的最新研究,發現了這顆恆星其實有一顆「伴星」在外圍,而系外衛星的殘骸大規模地遮蔽了恆星、致使光度出現異常。因此,目前並沒有證據指出戴森球這種人工結構真實存在。

綜上所述,人類文明目前還算是新生兒,也或許,宇宙中還沒有更先進的文明出現。但在躍升為第 I 型文明之前,我們恐怕會經歷各種挑戰,而有些已經發生過、有些則或許正在醞釀,例如——宗教戰爭、糧食危機、核武威脅、氣候災難等等。

從目前看來,氣候變遷便是當務之急:人類過度排放溫室氣體,溫室效應導致了海平面上升、全球暖化,間接引發了各地氣候的異常、熱浪、饑荒,並一再落入惡性循環。此外,在二戰期間人類發明並使用了核子武器,其毀滅性更是不容輕忽的。我們尚不需考慮火山、地震這些自然災害,若無法擺脫上述這些境況,人類很有可能會在蛻變為 I 型文明前便自取滅亡。

人類文明雖然已有一定的科技水平,然而在卡爾達肖夫指數中,目前仍處於第 0.7 型文明。在躍升成為I型文明之前,有可能面臨生態危機、核子戰爭而自取滅亡。上圖為正在排放溫室氣體的工業煙囪。圖/Economist Intelligence Unit

因此,在未來數十年內,除了科技的提升以外,人類的當務之急是避免氣候災害與核武戰爭的發生。而人類對於星系文明的好奇與嚮往從未間斷,誠如 1977 年發射至太空的航海家金唱片中、美國總統吉米.卡特所提及的:

「我們正邁步度過我們的年月,好讓我們得以共生於你們的時代。我們期望有朝一日,能夠共同解決彼此所面臨的難題,並且聯合組成一個星系文明共同體。」

We are attempting to survive our time so we may live into yours. We hope someday, having solved the problems we face, to join a community of galactic civilizations.

參考文獻 / 延伸閱讀

  1. Kardashev, N.S. (1964). Transmission of information by extraterrestrial civilizations. articles.adsabs.harvard.edu.
  2. 加來道雄,《穿梭超時空》,台北:商周出版,2013
  3. 加來道雄,《平行宇宙》,台北:商周出版,2015
  4. 卡爾.薩根,《宇宙・宇宙》,台北:遠流出版事業股份有限公司,2010
  5. 史蒂芬.霍金,《胡桃裡的宇宙》,台北:大塊文化,2001
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Castaly Fan (范欽淨)_96
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科學研究者,1999年生於台北,目前於美國佛羅里達大學(University of Florida)攻讀物理學博士。2022年於美國羅格斯大學(Rutgers University)取得物理學學士學位,當前則致力於學術研究、以及科學知識的傳播發展。 同時也是網路作家、《隨筆天下》網誌創辦人,筆名辰風,業餘發表網誌文章,從事詩詞、小說、以及文學創作。

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猴痘病毒會入侵到神經系統,造成腦霧和嗅覺異常嗎?淺談猴痘症狀及研究現況
YTC_96
・2023/05/24 ・3388字 ・閱讀時間約 7 分鐘

猴痘如何影響大腦和神經系統?會出現嗅味覺喪失或是腦霧的症狀嗎?圖/Pixabay

猴痘(Monkeypox)疫情在 2022 年 7 月 23 日被世界衛生組織(WHO)宣布為「構成國際關注的突發公共衛生事件(Public health emergency of international concern)」,至今(2023 年 5 月)確診的病例數約 8 萬人[1]

歐美地區在去年 8 月底猴痘疫情就開始降溫,但亞洲地區包含臺灣反而開始升溫[2](圖一)。雖然亞洲地區感染的總人數仍遠遠低於歐美,但許多人重新警覺到猴痘大流行的可能性,以及感染後可能帶來的長遠影響。

2022 年 5 月至 2023 年 5 月,亞洲地區以及歐美地區猴痘感染人數變化趨勢圖。歐美地區在 2022 年 8 月底就開始趨緩,但亞洲地區從 2023 年初開始明顯增加。圖/Our World in Data

據統計結果,感染猴痘的早期症狀包括發燒、頭痛、肌肉疼痛、淋巴結腫大、發冷和疲倦,接著身上會出現皮膚病灶(如皮疹、斑疹、斑丘疹、水泡、膿疱等)[3]。猴痘作為天花的近親,隨著疫情數的增加,也讓人不免擔心猴痘的症狀嚴重性是否被低估。

猴痘病毒會有什麼樣神經系統的症狀?又是否會像新冠病毒一樣,產生腦霧和嗅覺異常的症狀?

猴痘病毒入侵到神經系統的臨床證據?與猴痘病毒有關的腦脊髓炎病例

過去的紀錄中,因猴痘引發神經系統症狀的病例相當罕見,但隨著這波猴痘病例數的爆發,學者們也擔憂因病毒感染而產生神經系統症狀的人數會開始出現且增加[4]

2022 年的夏天,科羅拉多大學醫學院神經病學和傳染病副教授,丹尼爾帕斯圖拉(Daniel Pastula)和研究同仁發現兩例與猴痘相關的腦脊髓炎(encephalomyelitis)病人[5][6]。這兩位年輕且健康的病人分別來自科羅拉多州以及華盛頓特區,其中一位在出現典型全身性猴痘症狀五天後,另一位則是在九天後,分別觀察到腦和脊髓的炎症。

雖然當時醫療團隊並不清楚腦與脊髓的炎症原因是直接病毒神經侵襲,還是副感染性自身免疫(parainfectious autoimmune)反應導致免疫系統攻擊腦與脊髓,但透過適當的抗病毒藥物、靜脈注射免疫調節藥物免疫球蛋白,以及血漿置換後,病人整體狀況有好轉,也開始能開始走動。

2022 年 8 月的時候,西班牙衛生部也通報兩名成年男子在感染猴痘病毒後出現致命的腦脊髓炎[7]。病人的腦脊髓液(cerebrospinal fluid,CSF)皆分別透過 PCR 以及酵素結合免疫吸附分析法,Enzyme—linked immunosorbent assay(ELISA)檢測出猴痘病毒核酸以及抗痘病毒免疫球蛋白。由於是直接在腦脊髓液檢測到病毒和免疫反應,這也是猴痘病毒入侵神經系統的有效證據。

從老鼠、松鼠、以及狗的動物實驗研究表明,猴痘病毒不論是透過皮內、腹腔、又或是鼻腔吸入感染的接種方式,都有可能感染大腦[8-13]。由於並非所有被感染的實驗動物的大腦組織都觀察到猴痘病毒,這也說明猴痘病毒入侵到神經系統並非典型症狀。目前認為病毒是直接感染神經組織,或是透過循環系統,並藉由穿過血腦屏障來入侵中樞神經系統[14](圖二)。

但究竟病毒是在什麼條件下才會感染神經系統?背後機制為何?還有什麼常見的神經併發症?這些相關問題仍需要未來進一步的追蹤研究。

(圖二)正痘類病毒(例如猴痘 MPXV)感染神經系統的路徑圖。病毒可能直接感染中樞神經節的感覺神經細胞,又或是經由循環系統穿過血腦屏障來感染神經細胞。圖/ScienceDirect

猴痘病毒造成的精神及神經併發症

猴痘感染的典型症狀之一,頭痛,可以說是最常見的神經症狀,一份尚未經過同儕審查的文章指出,大約一半的患者都出現頭痛的症狀[15]

透過系統性的文獻研究,三個與神經疾病相關的臨床特徵:癲癇(seizure)、意識模糊(confusion)以及腦炎(encephalitis)都符合分析的條件,但出現比例都小於 3%。癲癇症狀出現比例為 2.7%,意識模糊症狀為 2.4%,腦炎症狀則是 2.0%。

至於一般的神經併發症如頭痛、肌肉痠痛、以及暈眩,又或是焦慮、憂鬱症等其他神經精神症狀的盛行率則尚不清楚[16]。比起新冠病人有 31%~69% 會出現神經精神症狀如睡眠障礙、憂鬱症、焦慮症以及認知功能降低[17]。猴痘引發的精神及神經併發症比例相當的低,且目前沒有足夠的數據來給出定論。

由於猴痘感染會在皮膚上出疹甚至留下疤痕,加上民眾對於該疾病不瞭解所產生的污名化影響,患者心理健康都有可能因此受到影響甚至產生心理疾病。

根據一篇刊登在新英格蘭醫學期刊(The New England Journal of Medicine)的研究,在分析 16 個不同國家約 500 名患者後,發現有將近一成的猴痘患者都出現心情低落的情況[18]。但我們無法確認患者情緒的改變是因為神經系統被猴痘病毒感染,又或是外在的間接因素造成。

尚未有報告指出猴痘病毒造成嗅味覺喪失或是腦霧

動物實驗上已發現猴痘病毒能透過鼻腔吸入感染宿主,並進一步入侵到大腦[8,10,11,12,13],也有臨床觀察發現,病人出現口腔以及舌頭潰瘍[19]。但現階段還並未有研究報告指出猴痘病毒會造成嗅味覺喪失[20],又或是造成長期認知功能受損以及腦霧的後遺症。

猴痘與天花有著相似的神經併發症

天花作為猴痘的近親,讓許多人擔心猴痘爆發是不是代表著天花(small pox)捲土重來。好消息是雖然猴痘症狀與天花相似,但病情卻較輕微,並且我們已經有許多治療天花抗病毒藥物以及天花疫苗來對抗猴痘。

猴痘與天花有著相似的神經症狀,譬如頭痛和腦炎。但天花和痘苗(vaccinia,又譯牛痘)疫苗有著較為嚴重的神經併發症,譬如急性瀰漫性腦脊髓炎(acute disseminated encephalomyelitis, ADEM)、貫穿性脊髓炎(transverse myelitis)、急性無力脊髓炎(acute flaccid myelitis)以及格林—–巴利症候群(Guillain-Barré syndrome,GBS,又稱脫髓鞘多發性神經炎)[21]

猴痘症狀雖然較少有嚴重的炎症,但卻觀察到有情緒疾病以及神經病變痛的狀況,後續仍需要更多的數據來驗證這些症狀出現的比例。

天花、痘苗疫苗以及猴痘的神經併發症比較圖。圖/JAMA Network

結論:謹慎看待猴痘對神經系統的影響但不需恐慌

人類目前感染猴痘病毒後,引起的症狀主要類似流感的和皮膚問題,嚴重的神經精神症狀並不常見,民眾不用過度恐慌擔心。但有鑑於世界各地病例的增加,神經學專家應該準備好識別、診斷和治療潛在的神經侵入性疾病或其他神經症狀。

從公共衛生角度,醫療單位必須向當地衛生部門通報疑似猴痘引發的神經併發症,以建構臨床數據的完整性,協助後續治療的選擇和可能造成的影響。

參考資料

  1. https://www.cdc.gov/poxvirus/mpox/response/2022/world-map.html
  2. https://ourworldindata.org/monkeypox
  3. https://www.cdc.gov/poxvirus/mpox/symptoms/index.html
  4. An Overview of Monkeypox Virus and Its Neuroinvasive Potential – Pastula – 2022 – Annals of Neurology – Wiley Online Library
  5. Two Cases of Monkeypox-Associated Encephalomyelitis — Colorado and the District of Columbia, July–August 2022 | MMWR (cdc.gov)
  6. https://news.cuanschutz.edu/medicine/cu-researcher-encephalomyelitis-monkeypox-virus
  7. Ministerio de Sanidad de España. Current monkeypox situation in Spain. Technical report August 2, 2022. Available at: https://cdn.who.int/media/docs/default-source/blue-print/isabel-jado_case-control-studies_who-monkeypox-vaccine-research_2aug2022.pdf?sfvrsn=d81df2d0_3. Accessed August 3, 2022.
  8. Comparative live bioluminescence imaging of monkeypox virus dissemination in a wild-derived inbred mouse (Mus musculus castaneus) and outbred African dormouse (Graphiurus kelleni) – PubMed (nih.gov)
  9. Further Assessment of Monkeypox Virus Infection in Gambian Pouched Rats (Cricetomys gambianus) Using In Vivo Bioluminescent Imaging – PubMed (nih.gov)
  10. Characterization of Monkeypox virus infection in African rope squirrels (Funisciurus sp.) – PubMed (nih.gov)
  11. Comparison of Monkeypox Virus Clade Kinetics and Pathology within the Prairie Dog Animal Model Using a Serial Sacrifice Study Design – PubMed (nih.gov)
  12. Experimental infection of ground squirrels (Spermophilus tridecemlineatus) with monkeypox virus – PubMed (nih.gov)
  13. Experimental infection of prairie dogs with monkeypox virus – PubMed (nih.gov)
  14. Monkeypox virus neurological manifestations in comparison to other orthopoxviruses – ScienceDirect
  15. Neurological and psychiatric presentations associated with human monkeypox virus infection: a systematic review and meta-analysis | medRxiv
  16. Neurological and psychiatric presentations associated with human monkeypox virus infection: A systematic review and meta-analysis – eClinicalMedicine (thelancet.com)
  17. Brain fog as a Long-term Sequela of COVID-19 – PMC (nih.gov)
  18. Monkeypox Virus Infection in Humans across 16 Countries — April–June 2022 | NEJM
  19. Clinical Recognition | Mpox | Poxvirus | CDC
  20. Monkeypox | Microbiology Society
  21. Neurologic Complications of Smallpox and Monkeypox: A Review | Infectious Diseases | JAMA Neurology | JAMA Network
YTC_96
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從大學部到博士班,在神經科學界打滾超過十年,研究過果蠅、小鼠以及大鼠。在美國取得神經科學博士學位之後,決定先沉澱思考未來的下一步。現在於加勒比海擔任志工進行精神健康知識以及大腦科學教育推廣。有任何問題,歡迎來信討論 ytc329@gmail.com。

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那些回憶中的氣味是真的嗎?情緒感染力下的氣味記憶——《嗅覺之謎》
堡壘文化_96
・2023/04/29 ・2350字 ・閱讀時間約 4 分鐘

氣味是可靠的記憶嗎?

氣味是最佳記憶線索嗎?氣味又何以成為最佳記憶線索?我從一九九○年起便開始追尋這些問題的解答,並且利用各式各樣的技術來研究氣味喚起記憶的本質。

在探索過程中我遇到的第一個挑戰,就是理解人們稱為「可靠的記憶」或「最佳記憶線索」究竟代表什麼意思。人們認為「可靠」的記憶,通常是一段精準的記憶,對事件發生的場景有逼真及如實的回想。但記憶不單是在腦海正確無誤地重現往事而已,除了記得奶奶的家在哪裡之外,記憶還擁有私密、主觀及情感的面向。

對於過去的回想始終伴隨著情緒,從朦朧的思鄉情懷,到濃烈深刻的情感都有可能。由於如此多元的表現,我將記憶分為兩部分以便研究:記憶的客觀準確性——有誰在場,他們如何穿著打扮,又說了什麼話;以及記憶的情緒特質——重溫過往經歷時所激發的感受。

某些氣味讓你想起了童年與祖母相處的時光。圖/envatoelements

用氣味喚起的記憶有什麼特別之處?

為探討氣味喚起的記憶與其他類型的記憶有何差異,我研擬了一套類似羅賓等人使用的程序,比較在同樣物體但不同感官形式的線索下所喚起的記憶。舉例而言,將爆米花影像、玉米爆開的聲響、玉米粒的觸感、甚至單純爆米花這個詞彙所激發的回憶,與爆米花氣味所激發的回憶做比較。

實驗結果發現,氣味喚起記憶的準確、詳盡及逼真程度,與同樣物體的影像、聲音或觸感所喚起的記憶不相上下,但也僅止於此。不過,氣味喚起的記憶在情緒豐富性的面向卻相當突出,相較於其他方式所喚起的記憶,能使受試者列舉更多種情緒,評估更大的情緒強烈度,並且表示記憶負荷的情感能量之大,就如同往事重演一般。

同時我發現,當藉由氣味回憶往事時,杏仁核這個腦部情緒泉源所活化的程度,遠比藉由影像回憶同樣往事時明顯。因此,氣味喚起的記憶確實異於其他種類的記憶體驗,具有獨特的情緒豐富性及感染力。無論在情緒反應或腦部影像表現方面。

氣味能喚起鮮明的記憶與情緒。圖/envatoelements

伴隨特定記憶的情緒就像函數

氣味喚起的記憶總是讓人有強烈的情緒感受,但同樣記憶所帶來的情緒並非始終一成不變。一種氣味可能總讓你想起同樣人物或時刻,伴隨一股情緒的湧現,然而,即使記憶的內容終生不移,其所依附的情緒卻不然。

假使你十六歲那年,極度迷戀班上一位受歡迎的女孩(我們暫且叫她「南西」),而讓你受寵若驚的是,她竟然答應與你一同出席高中舞會。不久,你滿心歡喜地成為南西的男友,每當在她身旁,總能察覺到那股甜美的特殊香氣(事後你才知道那是香奈兒五號香水)。

在前幾個月的熱戀時期,每當你偶然聞到南西的氣味,心頭就充滿無盡狂喜。幾個月美妙的約會過後,在某場大型晚宴上,南西當著所有嫉妒你的朋友面前,輕易地將你甩了。你深陷痛苦、羞辱及憤怒之中,無法自拔。現在,每當香奈兒五號的氣味捎過鼻尖,糟糕的情緒紛沓而至,與才幾天前帶來的歡愉簡直天差地遠。

還是那熟悉的香水味,我們卻變了。圖/giphy

讓我們快轉到十五年後的未來,你與終生伴侶幸福地生活著,感到自信及滿足;某天前往工作途中,一位抹著香奈兒五號的女人經過身旁,你不禁莞爾。你憶起關於南西的一切往事,但不再有歡愉或羞辱感,取而代之的是截然不同的情緒。如今,在幽默及智慧的點綴下,你的感受染上寬容的懷舊風情。

上述的小插曲顯示,回憶南西時所伴隨的情緒雖然總是強烈,卻不一定相同,這取決於回憶當時南西對你的意義。伴隨特定記憶的情緒就像一個函數,隨著回憶當時往事對你而言所具有的意義而轉變。

這樣多變的情緒並不侷限於氣味所喚起的記憶,但由於氣味記憶具有強烈的情緒本質,因此成為此現象的最佳寫照。如同南西的故事所呈現,氣味喚起的記憶並沒有比其他記憶線索準確多少,但伴隨的情緒卻格外豐富。

情緒對記憶的影響

我認為氣味喚起的記憶所具有的情緒鮮明度及強度,是氣味被視為「最佳」記憶線索的理由所在,因為它們強大的情緒召喚力。氣味記憶的情緒強度造成假象,讓人以為這些記憶特別眞實,以為氣味是回想往事最優秀的提示者。

過強的情緒可能會影響記憶本身。圖/giphy

氣味喚起的記憶充分證實情緒的說服力,同時也提醒我們必須謹慎以對。當記憶受情緒感染,人們不禁對記憶的準確程度過於有把握,而法庭證人席時常上演這種戲碼。目擊證人傾向過於頑固地堅持,自己的回憶絕對正確。遺憾的是,研究顯示目擊證人的記憶往往錯得離譜。

不過,因為情緒太強烈而以為記憶正確無誤的說法,仍然無法充分解釋,氣味為何能贏得最佳提示者的美譽。普魯斯特曾約略提到氣味喚起記憶的另一項特性,也許確實能讓氣味優於其他記憶線索。加拿大作家安妮.穆倫斯(Anne Mullens)曾告訴我一個關於她的故事,正可生動描繪這項特性。

——本文摘自《嗅覺之謎:生物演化與免疫基因;社會學與文化史;品牌行銷到未來科技,探索氣味、記憶與情緒的嗅覺心理學。》,2023 年 3 月,堡壘文化出版,未經同意請勿轉載。

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