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別將自閉症視為缺陷!自閉症的多種面向──《一次讀懂五十本心理學經典》

時報出版_96
・2019/08/08 ・5346字 ・閱讀時間約 11 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

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編按:天寶•葛蘭汀 (Temple Grandin) 是美國牲畜管理設施設計師與自閉症權利倡議者,生平曾獲 HBO 改編成受歡迎的電影《星星的孩子》。讓我們從她的故事,更了解自閉症的更多面向吧!

古怪?腦傷?一波三折的診斷之路

當天寶•葛蘭汀於 1947 年誕生時,自閉症的診斷只有四年歷史。葛蘭汀的母親觀察到女兒的行為,包括不會說話、對身體接觸敏感、著迷於旋轉物體,於是帶她去見神經學家。在宣稱天寶是「古怪的小女孩」之後,他診斷是腦傷,並引介了一名語言治療師。

葛蘭汀說,如果她是生在 1957 年,診斷很可能就會大大不同,會說她的症狀都是心理因素,而且需要安置在收容機構。實際的狀況是,她直到四十幾歲才被正式診斷為自閉症。

當然在今日診斷又會不同了。美國大多數關於自閉症的診斷都是引用《精神疾病診斷與統計手冊》 (DSM) 。這本手冊以行為剖析做為診斷依據,但是每一版的診斷標準和工具都會改變。事實是,沒有簡單的測驗可以判別自閉症,每位患者呈現的症狀都是獨特的。而且的確有一條細微的線區分了下述兩群人:有自閉症特質但是不想要或不需要診斷為自閉症;診斷為高功能自閉症或是具有亞斯伯格症候群但是完全可以過著多采多姿的生活。

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有些人被診斷為高功能自閉症或是具有亞斯伯格症候群,但仍可以過著多采多姿的生活。圖/Julian Jagtenberg @PEXEL

葛蘭汀的書清楚說明了新的研究,並且讓讀者感受一下身為自閉症是什麼滋味。儘管她在 1995 年的著作《星星的孩子:自閉天才的圖像思考》 (Thinking in Pictures) 還要花很大心力為自閉症去除污名,如今科學已經有所進展,特別是朝向把自閉症看成是基因失序,基本上是根植於大腦的實質差異。《我的大腦和你不一樣:看見自閉症的天賦優勢》(The Autistic Brain: Helping Different Kinds of MindSucceed,共同作者理查.潘奈克 (Richard Panek) ,科學作家)總結了新發現。

目前許多關於自閉症的討論是從「神經多樣性」(加上讀寫障礙和注意力缺失)的角度來看待,意思是,應該說是差異而不是失調,並不會阻礙當事人享有圓滿的人生。

由少數案例到光譜:自閉症診斷簡史

李歐.肯納 (Leo Kanner) 開創性的論文〈自閉的情感接觸障礙〉(Autistic Disturbances of Affective Contact,發表在 1943 年的 Nervous Child 期刊)描述了 11  位兒童的案例,我們現在將他們所展現的特質稱為自閉症。葛蘭汀簡明扼要地形容了肯納治療的兒童:需要獨處,事物要保持一致。獨自一人在一個永遠不會有差異的世界裡。

不過從一開始,醫療專業人士沒有辦法確切指出自閉症的成因:生理或心理?天生或教養?肯納指出,自閉症特質在很小的年紀就可以看出來了,表示它的成因來自生物學因素,同時,他也震驚於所謂「父母的執迷」以及缺乏父母的溫暖。

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從這方面來說,自閉症似乎是根源於遺傳,有其父必有其子。之後,肯納轉向自閉症的心理學解釋。在 1950 年代末期發表在《時代雜誌》的文章裡,他提出自閉症小孩透過「剛好解凍到足以生出孩子」的父母來到這個世界,這吻合戰後流行的佛洛伊德派對行為的解釋,特別把焦點放在母親身上以及幼年的「心理傷害」。

肯納搞錯方向了,葛蘭汀說。自閉症的小孩不是因為父母而變得冷淡,而是自閉症孩童讓父母變得情感疏離,那是他們對自閉症孩子的反應。葛蘭汀談到,她母親覺得孩子不想要她,因此保持距離。

但是小天寶的冷淡不是出於選擇,而是,她說,真實的情況是「擁抱導致的感覺超載會讓我的神經系統短路」。

「擁抱導致的感覺超載會讓我的神經系統短路。」圖/Josh Willink @PEXEL

在 1940 年代,英國精神科醫師羅娜.溫 (Lorna Wing) 把奧地利小兒科醫師漢斯.亞斯伯格 (Hans Asperger) 的研究帶給英語世界的讀者。亞斯伯格觀察到有一群小孩,他封他們為「小教授」,這群孩子的特徵包括:沒什麼同理心、沒有朋友、單方面的對話、笨拙,以及執迷的興趣(不過與自閉症有別的是,幾乎沒有語言發展上的問題)。

葛蘭汀表示, 1994 年的 DSM 加入溫醫師稱呼的「亞斯伯格症候群」(成為五種「普遍的發展失調」之一,「自閉症」也是其一)是重要進展,把自閉症變成一個「光譜」。亞斯伯格症候群在精神醫學界以高功能自閉症為人所知後,自閉症的光譜從幾乎不說話、不能工作、必須和父母一起生活的患者,延伸到執迷的特徵,比如:比爾.蓋茲或史蒂夫.賈伯斯的那些人。

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擴充的結果讓診斷為「泛自閉症障礙」 (autism spectrum disorder,ASD) 的人數自然增加,從  2000 年的每 150 小孩有一位,到 2008 年每 88 名小孩就有 1 人。其中包括許多之前會歸類為心智遲緩或根本沒有類別的小孩。的確,過去的診斷特別困難,葛蘭汀指出,因為許多自閉症小孩的特徵,從粗魯到發脾氣到不分享玩具,可能看起來都只是「沒教養」的結果。

葛蘭汀指出,長久存在的事實是:許多一開始屬於精神方面的疾病最後都歸類為神經問題。自閉症終將如此,就像癲癇一樣。有兩件事情把自閉症往這個方向推:神經造影技術和遺傳學。

自閉症大腦?沒有這種東西

大多數自閉症的大腦穩穩落在解剖學上我們認為正常的範圍內。沒有所謂「自閉症大腦」這回事。

不過,的確有模式可循:通常自閉症患者與控制組的個人相比,與眼神接觸相關的大腦功能是有差異的。葛蘭汀指出:「當對方不跟你眼神接觸時,神經典型性的人(也就是『正常人』)的感受,可能就是有自閉症的人跟他人眼神接觸時的感受。」通常是大腦的某些局部過度連結,而大腦的主要中樞之間卻連結不夠。

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自閉症患者對於眼神的感受,與神經典型性的人並不相同。圖/Noelle Otto @PEXEL

在確認究竟哪些大腦差異要為自閉行為負責這方面,我們仍然有漫長的路要走,葛蘭汀表示,但是如果找到確定連結,那就表示嬰兒期或幼年期可以及早介入,那時大腦會比較容易重新建立迴路,或是針對大腦部位復健。

神經學家對於自閉症沒有清楚判別的「石蕊試紙測驗」,不過他們越來越能夠辨識他們掃瞄的哪些兒童很可能有自閉症。在自閉症兒童身上,大腦沒有辦法形成「你在看什麼」和「你在說什麼」兩種功能之間的連結,因此當語言在一兩歲之間開始發展時,幾乎看不到進步;而為了補償他們大腦,其他部位會擴張。

像這樣的洞察是非常重要的進展,加上「高解析度神經纖維追蹤」 (HDFT) 技術的輔助,科學家繪製出大腦神經傳導的幹道和小徑,找出神經哪些特性會使人們容易出現自閉症狀。

所以,到底是什麼導致自閉症?

從「人類基因組計畫」脫胎出來的「自閉症基因組計畫」,有 19 個國家的機構參與,檢視了美國和加拿大確診為泛自閉症障礙的 996 位學齡兒童的 DNA。結果發現這些兒童之間有數百項「拷貝數變異」 (CNV) ,包括 DNA 的複製、缺失或重新排列與常態不同。

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這些變異大多數是遺傳的,然而耐人尋味的是有些變異正好自動發生在受精之前的卵子或精子裡面(稱為「新發」突變)或是剛剛受精完的受精卵裡面。最有意思的發現是,每個孩子的拷貝數變異是非常稀罕的,也就是不會發生在另一個孩子身上。從一個特定基因的角度來看,自閉症還沒有找到哪個基因是「冒煙的槍」。

自閉症所呈現的廣泛行為,有許多是連結到環境,而不是自閉症。如果每個孩子呈現出來的行為不一樣,我們很難發現「自閉症基因」或是某項變異。

或許每個自閉症特質是由各種變異的組合促成的。一項變異可能對行為造成影響,而如果有兩項變異,那就更有可能造成影響了。

懷孕期也可能發生基因突變,那是對環境因素的回應,例如汽車廢氣、殺蟲劑、飲食或藥物。舉個例子,如果母親懷孕前或是妊辰服用了穩定情緒或抗憂鬱的藥物,小孩發展出自閉症的風險就會稍微提高。

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「如果母親懷孕前或是妊辰服用了穩定情緒或抗憂鬱的藥物,小孩發展出自閉症的風險就會稍微提高。」圖/Pexel @Pixabay

對自閉症患者來說,世界是什麼樣子?

葛蘭汀陳述自閉症患者十中有九個也有感官失調的問題,而這些問題代表了自閉症研究不足的層面。

感官失調牽涉到對周遭環境的強烈反應。對大多數孩童來說,去度假、看見新的地方和做新鮮的事很有趣。然而對自閉症兒童可能是夢魘。感官失調的成人坐在咖啡店裡,可能會淹沒於周圍的景象和聲音,因此無法專注同座的人在說些什麼。

葛蘭汀列出自己敏感的事物,包括汽笛和警報器、公廁烘手機的聲音、飛機廁所沖馬桶的聲音、人們在她窗戶外面講話,以及扎人的衣物。在研討會或演講中,別人送給她一大堆 T 恤,但是只有一些足夠柔軟可以穿。眾所周知有自閉症的人討厭日光燈(螢光燈)、快速移動的東西(自動走道、旋轉門)、「眼花撩亂」的東西例如色彩繽紛的地磚、砂子濕掉的觸感、柔軟的毛毯和泰迪熊、防曬油、新聞紙、從洗碗機剛剛拿出來的玻璃杯尖厲的聲音。每位有自閉症的人都會有自己「無法忍受」的清單。

自閉症患者通常較為敏感,稍大的聲音都可能讓他們難以忍受。圖/giphy

有些自閉症患者回應環境只有兩個設定:關機(因為感覺超載),或是發脾氣(因為感覺超載)。回應不足或過度回應是一枚銅板的兩面。你可能看起來沒有表情,但是內心裡你覺得沒頂了。

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2007 年一篇發表在《神經科學新領域》 (Frontiers in Neuroscience) 的論文提議,自閉症的另一個名稱可以是「強烈世界症候群」,因為「過量的神經元處理可能導致世界強烈得讓人痛苦」。大腦的回應是把當事人閉鎖在「執迷重複的少數安全固定行為裡」。正如葛蘭汀所說,有太多東西要吸納,有自閉症的人「無法去體驗外在世界的多采多姿,更別提表達他們跟世界的關係」。

缺點或長處?端看欣賞的角度

葛蘭汀相信我們應該停止把自閉症特質看成是缺陷,這些特質可以是能力或長處。她的高中科學老師卡拉克先生曾經在美國太空總署工作過,幫了她一個大忙,指出她在機械和工程方面的長處,並且讓她著迷於電子設備。不過他也督促她學習代數,即使如此,不管花多少時間學習,她就是無法理解,因為她的腦袋沒有為理解抽象鋪好迴路,而那是象徵性符號思考所需要的。

直到最近,大多數關於自閉症的研究只強調負向的層面,例如掃描大腦後揭露其迴路的「瑕疵」。

但是如果這樣的迴路不好也不壞,只是不一樣呢?本身有自閉症的研究者米歇爾.道森 (Michelle Dawson)  2007 年在《心理科學》 (Psychological Science) 發表了一篇開創性論文,討論自閉症兒童和成人的智力測驗,結論是:「自閉症患者的智力向來被低估了。」

自閉症患者一項關鍵長處是對細節的關注。葛蘭汀表示:「我在看到全景之前先看到細節的傾向,一直是我如何與世界連結的核心特徵。」這個特點幫助葛蘭汀設計管理牲畜的程序。她善於關注微小細節,例如鬆垮的鏈條會驚嚇到牛隻,而其他人不會注意到。她信任自己的結論,因為她首先會檢視細節,唯有在進行完一大堆觀察和研究之後,結論才會浮現。

「我那見樹不見林的特質,讓我免於見林不見樹的問題,也就是由上而下的思考者會有的缺點。」她寫道。

需要吸收大量數據才能獲得結論,也就意味著,這樣建立起來的模型、論點和設計是審慎的,但是比較精確。葛蘭汀總結,許多有亞斯伯格症的科學家和數學家擁有的確定感,就是來自這種由下而上的工作方式;由下而上能夠建立起無懈可擊的邏輯。她進一步主張,自閉症讓當事人比較有可能擁有某種創造力,能將之前未曾有關連的觀念或事物連結在一起。

葛蘭汀說,父母與教育者已經變得過度聚焦於診斷標籤,以致於忽略教導自閉症和亞斯伯格症兒童基本社交技巧。如果培養出社交技巧,沒有理由他們不能在合適的公司裡擁有長期而且富有生產力的職業生涯。葛蘭汀舉了一些公司當例子,他們特別雇用泛自閉症族群,因為他們會注意細節,擁有出色的長期和視覺記憶,而且會開開心心每天從事相同的特定工作。這一類公司不會犯下要求他們講電話或是外出見新顧客的錯誤。

「他們會注意細節,擁有出色的長期和視覺記憶,而且會開開心心每天從事相同的特定工作。」圖/StockSnap @Pixabay

不再把自閉症視為缺陷,迎向醫療新紀元

葛蘭汀據理主張,自閉症的醫療需要進入新的階段;檢視特定症狀,把它們連結到明確的生物學或基因上的成因。之前我們可能會說:「這孩子無法溝通,因為她有自閉症。」現在我們大概會說:「她無法溝通,因為大腦處理語言輸出或語言意義的部位有問題。」接著去制定一項行動或治療計畫,她的父母就會比較容易知道要有什麼樣的期待,同時能夠與孩子一起努力。

最近二十年關於自閉症的研究大量增加,受益的不只是有症狀的人,而是我們全體。

以往方便然而潛藏危害的分類,例如「正常」或「遲緩」已經退位,取代的是欣賞豐富的神經多樣性標籤。我們應該小心所有標籤,葛蘭汀表示。許多人在「西蒙.巴倫——寇恩五十道題測驗」 (Simon.Baron-Cohen’s 50 question quiz,很容易在網路上找到)中顯示為「自閉症」,往往不是真的有自閉症,只是極度或異乎尋常的內向而已。

 

 

 

 

 

本文摘自《一次讀懂五十本心理學經典》時報出版

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出版品包括文學、人文社科、商業、生活、科普、漫畫、趨勢、心理勵志等,活躍於書市中,累積出版品五千多種,獲得國內外專家讀者、各種獎項的肯定,打造出無數的暢銷傳奇及和重量級作者,在台灣引爆一波波的閱讀議題及風潮。

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E10 低碳汽油:台灣減碳新契機,為何我們應該接受?
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/01/17 ・3468字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與美國穀物協會合作,泛科學企劃執行。

台灣將在 2040 年禁售燃油車。但別急,現在路上開的舊有車款不會馬上報廢消失,因為舊有的車輛會繼續開到年限結束。根據計算,當禁售燃油車的那一天來臨時,還有大約 60% 的車輛是燃油車。這時,在多數交通工具還是燃油的情況下,美國、歐盟等國已經開始使用酒精燃料來減少碳排放,那麼,台灣也能做到嗎?

你聽過 E3、E10 汽油嗎?

這是指在汽油中加入酒精,E3 代表有 3% 的汽油被酒精取代,而 E10 則是 10% 的汽油換成酒精。酒精是一種抗爆震性能更好的燃料,且比化石燃料更環保,因為它可以來自生質燃料,碳排放也較低。即便算上運輸和加工的碳足跡,用玉米製造的乙醇仍比傳統汽油的碳排放低了 43%。其實,在美國、歐洲、澳洲等地,E10 或更高比例的酒精汽油早已廣泛使用,這在我們之前的影片中也有提過。

現在,台灣有 14 間加油站可以加到 E3 汽油,而中油也正積極促使相關部門開放 E10 汽油的銷售。

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不過,在推動這項改變之前,仍有許多民眾對酒精汽油有疑慮。大家最關心的問題是,把不是汽油的燃料放到引擎中,到底會不會對車輛引擎造成不良影響?例如會不會影響引擎運行,甚至影響里程數?
其實,換燃料確實會對引擎有影響,因為不同燃料燃燒後所產生的能量與副產物都不一樣。但別擔心,根據我們之前的討論,2011 年以後生產的所有汽車,還有大部分 1990 年代後期生產的汽機車,都能直接相容 E10 汽油。換句話說,除了少數舊車或特殊車型,約 95% 的汽機車都不需要擔心這個相容性問題。

2011 年以後生產的所有汽車,還有大部分 1990 年代後期生產的汽機車,都能直接相容 E10 汽油。圖 / 美國穀物協會提供

E10 汽油在效能上的表現,會不會受到影響?

學過化學的人都知道,燃燒其實是一種氧化反應,可以用化學式表達。也就是只要汽缸的大小是固定的,就能算出空氣中能參與氧化反應的氧氣分子有多少,進而推算出每次汽缸燃燒時,應該搭配多少的燃料。

當引擎運作時,汽缸內的氧氣分子會與燃料反應,產生動力。為了最佳化效能,引擎的噴油嘴會精準控制每次的進油量,確保空氣和燃料的比例,稱為「空燃比」。接著調整噴油嘴的設定,讓出油量符合我們的需求。

每當空氣成分改變,燃料量或燃料的種類更換時,空燃比就會產生變化。在燃料相對空氣來說比較多時,我們通常稱為「富油」;相反的,如果燃料相比空氣來的少,就稱為「貧油」。如果我們把汽油換成百分之百的酒精,因為酒精每單位體積所需要的氧氣比較少,而且熱值比較低,因此會產生貧油現象,推力感受起來自然也會比較低。

要解決這個問題,方法其實不難,只要增加燃料量即可。而巴西早已證明,使用 E100 汽油是可行的。巴西近 50 年來推動 E85、E100 燃料車輛,並展示了彈性燃料引擎的優勢。

而巴西早已證明,使用 E100 汽油是可行的。巴西近 50 年來推動 E85、E100 燃料車輛,並展示了彈性燃料引擎的優勢。圖/美國穀物協會

這類交通工具被稱為彈性燃料引擎,顧名思義,能很彈性的使用汽油、E100 酒精汽油、或是任何比例的甲醇、乙醇、汽油的混合物。彈性燃料引擎跟一般引擎最大的差別,就是內建了「燃料成分感測器」。能透過判斷燃料的種類與比例,調整噴油嘴的出油量設定以及點火正時,讓引擎的輸出動力維持在最佳狀態,確保引擎效能不受影響。

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所謂的點火正時,指的是火星塞點火的時機。不同的燃料,化學反應的速度與膨脹的體積不同,當然會對應不同的點火時機。

但是 E100 其實也不是純酒精?

大家都知道,蒸餾酒需要經過多次反覆蒸餾,為什麼不能只蒸餾一次就好呢?原因在於,酒精與水的沸點雖然不同,但它們不完全互斥,會產生交互作用。在蒸餾過程中,即使酒精的沸點較低,水仍然會在加熱的過程中,隨著酒精部分蒸發進入容器中。

事實上,當酒精濃度達到 95.63% 時,不論再怎麼蒸餾,濃度也不會再上升。這是因為當酒精濃度接近這個比例時,酒精與水的沸點非常接近,這種現象稱為「共沸」,意思是酒精和水的混合物會一起沸騰,無法再進一步蒸餾分離。

共沸現象的結果,就是為什麼市面上銷售的藥用酒精,濃度最高都是 95%,而非 100%。因為更高濃度就必須使用脫水劑等方式處理,成本會提高,或是因為有添加物而不符合藥用標準。所以當然,E100 汽油裡面,實際上使用的也是濃度 95% 的酒精,而不是 100%。

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E100 汽油裡面,實際上使用的也是濃度 95% 的酒精,而不是 100%。 圖 / 美國穀物協會提供

解決迷思:酒精汽油是否容易因吸收水分,而產生油水分離?

事實上,酒精和水是高度互溶的,這使得高比例的酒精在汽油中有更高的水分耐受性。簡單來說,進入油箱的水氣,會溶在酒精汽油中而不會產生油水分離。

根據美國國家可再生能源實驗室的研究,即使在高溫高濕的極端環境下,E10 酒精汽油也需要經過三個月才會出現明顯的油水分離。而三個月也是一般汽油建議最長的保存時間,因為汽油放太久就會氧化。

也就是說,酒精與水混和物的特性,不是把酒精和水的相加除以二那麼簡單,它們的交互作用更加複雜。

一篇刊登在《國際能源研究期刊》的研究指出,在可變壓縮比引擎中的實驗結果,加入酒精後,引擎的功率會逐漸升高,在 E10 酒精時為最佳比例效果。

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當然,實際情況和實驗室當然不能直接類比。大多數汽車和機車並未專門為酒精汽油做調整,那這樣會有多大影響呢?根據英國政府的官方結論,直接使用 E10 汽油與一般汽油相比,每公升的里程數大約會降低 1%,但在日常駕駛中,這個差異幾乎不會被察覺。實際上,載貨量和駕駛習慣對油耗的影響,遠遠大於是否使用 E10 汽油的影響。

更好的一點是,酒精其實是一種常見的工業用品,以每美國為例,在過去一年中,酒精的離岸價格實際上都比汽油還低,因此不用擔心酒精會讓油價變貴。

此外,經過調校的引擎也不必擔心推力問題。事實上,F1 賽車從 2022 年開始使用 E10 作為燃料,納斯卡賽車更早在 2011 年就採用了 E15 燃料,運行上沒有太大問題。

F1 賽車從 2022 年開始使用 E10 作為燃料,納斯卡賽車更早在 2011 年就採用了 E15 燃料,運行上沒有太大問題。圖/unsplash

最重要的是,使用 E10 燃料的好處明顯更多。由於酒精和烷類燃料的分子式不一樣,酒精分子式中多了一個氧原子,這使得燃燒過程中反應會更完全,能夠產生更多二氧化碳而非有毒的一氧化碳,同時降低一氧化氮和二氧化氮等氮氧化物的產生。

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最關鍵的一點,酒精與化石燃料相比,能夠更快速地幫助減碳。只要確保使用永續農法、不與糧食競爭土地的前提下,所製造的玉米乙醇,碳排量就是比化石燃料還要低。

E10 低碳汽油是填補減碳缺口的最快方案,挑戰只在接受度

英國引入 E10 後,每年減碳 75 萬噸,相當於減少 35 萬輛汽車的碳排量。而台灣呢?目前根據政策規劃,台灣 2040 年起將新售的汽機車全面電動化。依照這個目標進程,在 2025 年將達成減碳 288.6 萬噸的目標。然而,這距離運輸部門須減少 487 萬噸碳排量目標,還差 198 萬噸。

如果燃油車全面改用 E10 低碳汽油,則能減碳 202 萬噸,幾乎能完全彌補缺口。這項方案的優勢在於,E10 與一般汽油性質相近,不需更換新的引擎設計或架設特規加油站,執行門檻低。

實際上,目前推動低碳汽油最大的瓶頸,大概就是民眾對於這個新燃料的接受度了吧!如果接受度提升,購買量上升,成本也有機會進一步再下降。

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解密離岸風電政策環評:從審查標準到執行成效,一次看懂
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/21 ・3546字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文由 環境部 委託,泛科學企劃執行。 

政策環評是什麼,跟一般環評差在哪?

隨著公共建設的規模越來越大,傳統的環境影響評估(EIA),難以應對當今層層疊疊的環境議題。當我們評估一項重大政策時,只看「單一開發案」已經不夠,就像評估一棵樹,卻忽略了整片森林。因此,政策環境影響評估(SEA)應運而生,它看樹,也看森林,從政策的角度進行更全面的考量與評估。

與只專注於「單一開發案」的個案環評不同,政策環評更像是一場全面性的檢視,強調兩個核心重點:「整合評估」與「儘早評估」。簡單來說,這不再是逐案評估的模式,而是要求政府在制定政策時,就先全面分析可能帶來的影響,從單一行為的侷限中跳脫,轉而聚焦在整體影響的視角。無論是環境的整體變化,還是多項行為累計起來的長期影響,政策環評的目的就是讓這些潛在問題能儘早浮現、儘早解決。

除此之外,政策環評還像是一個大型的協商平台,以永續發展為最高指導原則,公開整合來自不同利益團體、民眾與各機關的意見。這裡,決策單位不再只是單純的「評分者」,而是轉為「協調者」或「仲裁者」,協調各方的意見看法在這裡得到整合,讓過程更具包容性。

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政策環評並沒有所謂的「否決權」,而是側重意見的蒐集與整合,讓行政機關在政策推動時,能更全面地掌握各方意見。政策環評旨在建立系統化、彈性的決策評估程序(包含量化、特徵化等評估方式),也廣納社會面或民眾滿意度等影響因子,把正式與非正式的作法一併考量進去。再來,決策程序中能層層檢討、隨時修正,也建立了追蹤機制和成效評估標準(如環境殘餘效應、累積效應等),透過學習來強化決策品質與嚴謹度。就像一場球賽,隨時根據變化、調整策略。

這樣的制度設計,就非常適合離岸風電這類規模大、跨區域、影響層面廣泛的能源政策評估,讓我們可以在政策推動初期就想到整個工程對環境、產業發展與社會的諸多影響,也為後續政策執行奠定更穩固的基礎。

政策環評並沒有否決權,而是重在整合各方意見、量化影響以及建立追蹤與修正機制,這樣的制度設計便適用於離岸風電等大型政策評估。圖/envato

離岸風電為何需要的是政策環評?

離岸風電是能源轉型的重要策略之一,但這不是只在某塊空地上架幾個風車,而是要在廣闊的大海中進行大規模建設,牽涉的不僅是發電,還涉及海洋保育、航空交通、水下文化資產等議題,更與當地漁民的權益息息相關。

這樣的大型離岸風電工程,因海洋環境的風險和不確定性極高,很容易讓人擔心生態影響。如何在海洋生態保護和綠能發展之間找到平衡點?這就需要政策環評的把關,從多方檢視這些複雜的挑戰,確保政策推行既能穩妥,又能達成發電目標。

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2016 年 3 月,經濟部自願提出「離岸風電區塊開發政策評估說明書」,是臺灣首次針對再生能源政策所進行的政策環評。根據這份評估說明書,政府將採分期公告、逐年檢討的方式,每三年開放 0.5~1 百萬瓩(GW)的電量額度鼓勵業者投入開發。當時環保署(現為環境部)歷經九個月召開 2 次意見徵詢會議,蒐集環評委員、專家學者、相關機關、民眾等意見,最終於同年 12 月的環評委員會作出徵詢意見。這些協商和檢討的過程,讓政策「名正言順」,得以充分顧及各方利益與生態平衡。

共通性環境議題與因應對策

在「離岸風電區塊開發政策評估說明書」中,環評會議盤點了開發過程中共通的環境議題。

首先,對於海洋生態保育的重點,特別是對中華白海豚的保護。環評會要求風機基座必須距離白海豚棲地1公里以上,以減少對其生態的干擾。實際上,這項規範在後續的實務執行中更為嚴格,例如,福海二期示範風場已退縮到 2.5 公里外,臺電二期風場甚至退到 4.2 公里外,顯示政策環評確實發揮了實質作用。此外,針對施工期間的聲音干擾,要求施工需有 30 分鐘以上的打樁緩啟動時間,並限制聲量不得超過 180 分貝等。

針對鳥類保育,政策環評也訂立了具體規範。其中,包括風機之間必須留設 500 公尺以上的鳥類穿行廊道,並在施工期間避開每年 11 月至隔年 3 月的候鳥過境期。同時,為確保這些措施確實生效,工程方也被要求設置「鳥類活動監測系統」,持續追蹤、評估風場對鳥類的影響。

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此外,環評會也確立了「先遠後近」的開發原則,要求優先開發較單純的航道外側區塊,待累積足夠經驗及相關資料後,再進行近岸區域的開發。這項原則考量了近海生態系的複雜性,也顧到養殖漁業的漁民權益,展現出政策環評在平衡發展需求與環境保護上的價值。

新一代的審查機制:達成能源轉型及環境保護雙贏

為提升環評效率並確保審查品質,環境部參考過去離岸風電審查經驗,制定「風力發電離岸系統開發行為環境影響評估初審作業要點」,建立了全新的二階段審查機制。

環境部推動二階段審查機制,提升離岸風電環評效率與審查品質。圖/envato

這套新機制分為兩個階段。第一階段,就像「初步檢查」,由環境部依照檢核表進行初審,並由環評審查委員會執行秘書邀集 2-5 位環評委員進行初審,通過第一階段初審之業者,可取得經濟部遴選資格,其初審結果有效期為兩年,必要時可申請展延一年。接著進入「第二階段」,開發單位檢附目的事業主管機關核配的容量證明文件等資料,提供更詳細的環境影響說明書以進行實質審查。

檢核表明確規範了 15 大項審查事項、112 項檢核項目,涵蓋開發案的全生命週期。

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工程面,包含風機及海上變電站基礎設置、海域電纜路線規劃、陸域設施工程等硬體設施的規範。其中,風機基礎設置必須避開海岸保護區、河口、潮間帶等環境敏感區域,且須進行地震危害度分析。海域電纜部分,除特殊情形外,埋設深度至少須達 1.5 公尺,且不得跨越中華電信海底電纜 1 公里的範圍。

環境保護上,檢核表則對施工噪音管制訂立了明確標準。舉例來說,打樁期間警戒區 750 公尺範圍內的水下噪音不得超過 160 分貝,且必須全程採用最佳噪音防制工法。同時,每個開發案或聯席審查的風場,同一時間內只能進行一支基樁施作,而日落前一小時到日出前也不得啟動新的打樁作業。

環境監測計畫更是檢核表中的重點,分為「施工前、施工期間、營運期間」三階段,每個階段都規定了詳細的監測要求(包括海域底質監測、水下噪音監測、鯨豚目視監測等)。以鯨豚監測為例,每年需執行20趟次,四季中每季至少執行 2 趟次。此外,所有監測數據都必須上傳至環境部「環保專案成果倉儲系統」(https://epaw.moenv.gov.tw/)供各界查閱。

這套標準化的審查機制不僅解決了「同一風場可能有多家廠商重複調查或審查」的資源浪費,也透過明確的檢核項目,讓開發單位在規劃階段就能掌握更具體的環境保護要求。不僅如此,該機制亦確保了環境保護標準前後一致,避免不同案件之間標準不一。

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結語

透過新的審查機制,環境部正積極推動再生能源開發案的環評審查作業,在提升行政效率之餘,也確保環境影響評估的品質,支持臺灣的離岸風電開發及國家能源轉型政策,也做好把關。藉由標準化檢核表和二階段審查制度,期待能在推動能源轉型的同時落實環境保護。

為確保制度能持續精進,環境部每半年至一年會進行制度檢討,並持續公開所有環評書件於「環評書件查詢系統」(https://eiadoc.moenv.gov.tw/eiaweb/)。此外,環評會議召開前一週,也必須在指定網站公布開會訊息,讓民眾能申請列席旁聽或發表意見。透明化措施一方面展現了政府推動永續發展的決心,另一方面也確保全民能共同參與監督離岸風電的發展過程。未來,這套制度將在各界的檢視與建議中持續完善,為臺灣的永續發展貢獻心力,發揮環評作業的最大效益。

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研究自閉症成因的新思路:環狀 RNA——專訪中研院基因體研究中心莊樹諄研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/09/22 ・5439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」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|寒波
  • 責任編輯|簡克志
  • 美術設計|蔡宛潔

自閉症研究的新方向

臺灣民眾大概都聽說過「自閉症」這個名詞,自閉症是腦部發育障礙導致的複雜疾病,同時受到先天遺傳以及後天環境因素的影響,具體成因依然是個謎,科學家須對遺傳調控方面有更多了解。中央研究院「研之有物」專訪院內基因體研究中心的莊樹諄研究員,他的團隊結合生物學、資訊學以及統計學方法,發現自閉症的風險基因與 RNA 之間有複雜的交互作用,在自閉症患者與非患者的腦部有很大差異。如果持續研究 RNA 的調控機制,或能開闢新的方向進一步理解自閉症。

遺傳性疾病成因——致病基因

根據衛生福利部 2023 年統計數據,我國自閉症患者超過一萬九千人。自閉症的全稱為「自閉症譜系障礙(autism spectrum disorder,簡稱 ASD)」,常見症狀是溝通、表達、社交上有困難,經常出現反復固定的狹窄行為,目前尚無有效的治療藥物。雖然經典電影《雨人》的主角雷蒙或是韓劇《非常律師禹英禑》的禹英禑都令人印象深刻,不過天才或高智商的自閉症患者只是極少數,而且不同患者的症狀輕重差異很大,故稱之為「譜系」(spectrum)。

理解遺傳性疾病,可利用遺傳學與基因體學的研究方法,比較患者與非患者之間的遺傳差異,便有機會尋獲致病的遺傳成因。過往研究得知,有些遺傳性疾病只取決於單一或少數基因的強力影響,例如亨廷頓舞蹈症(Huntington’s disease)、纖維性囊腫(cystic fibrosis)等,致病原因較為單純。

自閉症自然也受到先天遺傳基因影響,然而,它涉及許多影響力不明顯的基因,而且影響每名患者的基因又不盡相同,讓遺傳與症狀的關係更加複雜。如果從 RNA 研究路徑出發呢?RNA 是核糖核酸,具有承載 DNA 訊息和調控基因等功能,相比於其他疾病,在 RNA 層次研究自閉症的另一挑戰是取樣極為困難,自閉症患者的病因位於大腦內部,通常無法直接從人腦取樣分析。所幸的是,若檢視去世者捐贈的大腦樣本,仍有機會一窺自閉症的腦內奧秘。

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莊樹諄分析的數據來自公共存取的 Synapse 資料庫,包括上百位自閉症患者與非自閉症者的資料。人數乍看不多,卻已是當今想同時探討同一個人的基因體(DNA 層次)與轉錄體(RNA 層次)間因果關係的最佳的選擇。藉由此一資料庫蒐集的人類腦部組織轉錄體資料,可全面探討各式各樣的 RNA,包含信使 RNA(messenger RNA,簡稱 mRNA)、小分子 RNA(microRNA,簡稱 miRNA),以及莊樹諄鎖定的研究目標:環狀 RNA(circular RNA)

自閉症成因不明,目前尚無治療用藥物。有自閉症的人需要社會與家人的支持及陪伴,透過療育和行為輔導的協助,慢慢活出自我。
圖|iStock

不能轉譯,但似乎會互相影響?非編碼 RNA

莊樹諄的教育背景是資訊學博士,博士後研究的階段投入生物資訊學,之前主要從事 RNA 與靈長類演化方面的研究,探討多樣性切割、RNA 編輯(RNA editing)等議題,環狀 RNA 則是他近年來特別感興趣的題材。

根據生物資訊學的預測,環狀 RNA 這類長鍊的 RNA 分子有數萬個,但實際上有多少仍不清楚。它們在大腦神經系統特別常見,似乎涉及許多基因調控的工作。莊樹諄目前最關注環狀 RNA 對自閉症的影響,不過他指出這番思路不限於自閉症,阿茲海默症、帕金森氏症、精神分裂症(schizophrenia)等疾病也能用同樣的方法探索。

不過,什麼是環狀 RNA 呢?按照序列長度、作用,可以將 RNA 分為很多種類。DNA 轉錄出的 RNA 經過處理,有些形成 20 多個核苷酸長的短鏈 RNA,如 miRNA 屬於此類。一些較長鏈的 mRNA 又會轉譯成氨基酸,產生各式蛋白質。還有些長鍊的 RNA 不會轉譯,仍然維持長鍊 RNA 的形式發揮作用,統稱為長鍊非編碼 RNA(long noncoding RNA,lncRNA),莊樹諄研究的主角環狀 RNA 大致上被歸屬於一種非編碼 RNA。這麼多種類的 RNA 彼此會互相影響,導致複雜的基因調控。

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長鍊非編碼 RNA(lncRNA)是 Pre-mRNA 選擇性剪接的產物,根據不同的生成方式,產生各種類型的環狀 RNA。
圖|研之有物(資料來源|International Journal of Oncology

由 DNA 轉錄而成的 RNA 是線形,至於「環狀」RNA 一如其名,是 RNA 長鏈首尾相接後形成的環形結構,相比線形 RNA 更加穩定,不容易遭到分解。這些長期存在的圈圈,假如序列可以和短鏈的 miRNA 互補,兩者便有機會結合在一起,讀者可以想像為類似「海綿」(sponge)的吸附作用。

miRNA 原本的工作是結合 mRNA,使其無法轉錄為蛋白質,抑制基因表現。可想而知,一旦 miRNA 被環狀 RNA 吸附,便無法再干擾 mRNA 作用,失去抑制基因表現的效果。因此環狀 RNA 能透過直接影響 miRNA,來間接參與調控其他的下游基因。這便是環狀 RNA 的許多種調控功能中,最常被研究的一種。

左圖是 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的一般流程。右圖是環狀 RNA 像海綿一樣吸附 miRNA,讓 miRNA 原本抑制 mRNA 轉譯的「剎車」功能失去作用。因此環狀 RNA 透過直接影響 miRNA,就能間接參與調控其他的下游基因。
圖|研之有物(資料來源|Frontiers in Cardiovascular Medicine

自閉症的成因要往腦部深究,環狀 RNA 又在腦部表現最多,使得莊樹諄好奇當中的奧秘。然而儘管如今 RNA 定序已經很發達,環狀 RNA 由於結構的關係,一般的 RNA 定序方法無法抓到這類環形分子。莊樹諄指出這也是 Synapse 資料庫的一大優點,此一資料庫罕見地包含能找出環狀 RNA 的 RNA 定序資料,配合 miRNA、mRNA 與基因體等資料交叉分析,才有機會闡明環狀 RNA 的角色。

尋找環狀 RNA 和自閉症的關聯

莊樹諄率領的團隊已經發表 2 篇環狀 RNA 與自閉症的研究論文,第一篇論文著重於尋找哪些環狀 RNA 和自閉症有關,研究假設是環狀 RNA 透過 miRNA 間接影響自閉症風險基因 mRNA 的表現。由於環狀 RNA、miRNA 和 mRNA 都多達數萬個,需要統計分析的幫忙。

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首先,將樣本分為有自閉症/無自閉症。要注意每個自閉症患者的基因表現仍有差異,納入夠多樣本一起比較,才有機會看出端倪。

接著,尋找環狀 RNA 和風險基因有顯著相關的搭配組合。例如:高比例自閉症的人,某個環狀 RNA 含量較高時,某個風險基因的 mRNA 表達量也較高,那這組環狀 RNA 和基因就存在正相關;反之則為負相關。

不過相關性很可能只是巧合,所以莊樹諄團隊比對序列,找到符合上述相關性的中介因子「miRNA」。最後再觀察「當排除 miRNA 影響時,環狀 RNA 與風險基因的顯著關係即消失」的組合,這些消失的組合,就是真正共同參與基因調控的「三人組」(環狀 RNA、miRNA、mRNA)。

一番分析後,篩選出的環狀 RNA 共有 60 個,其中涉及與 miRNA、mRNA 的組合總共 8,170 組。人類一共 2 萬個基因,與自閉症有關的調控網路就有 8,000 組之多,數字相當可觀,顯示環狀 RNA 的重要性。莊樹諄用統計手法找出的自閉症風險基因,和過去科學家已知的部分風險基因相符合,未來可以繼續探究在這 8,000 組調控網路中,有哪幾組是真的作用在生物上。

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在資訊與統計分析之外,莊樹諄的團隊也有人進行分子生物學實驗,驗證 RNA 調控網路的相互影響。以體外培養的人類細胞為材料,人為誘導遺傳突變,精確分析特定環狀 RNA 在細胞內分子層次的作用。實驗證實選取的環狀 RNA,確實會結合 miRNA,又影響 mRNA 的表現。

環狀 RNA 會取消原本 miRNA 抑制 mRNA 轉譯的「煞車功能」,進而影響自閉症風險基因的表現。
圖|研之有物(資料來源|中研院基因體研究中心

基因調控是什麼?

莊樹諄強調,使用資料庫的公開資料,好處是經過多方檢視,避免資料品質不一致的問題,缺點是大家都能取得數據,必須要跳脫既有的思考模式才能發現新的結果。他在環狀 RNA 議題的新思路,成為第二篇論文的內容:探討環狀 RNA 的遠端調控(trans-regulation)對自閉症的影響

基因的表達會受到基因調控元件(regulatory element,一段非編碼 DNA 序列)的影響,若調控元件就在基因附近,稱為近端調控(cis-regulation);如果調控元件不在附近,甚至位於另一條染色體上,則為遠端調控。

研究基因調控,通常近端比遠端調控容易,因為近端調控元件(cis-regulatory element)的位置就在基因旁邊,不難尋找;但遠端調控卻沒那麼直觀,作用機制也比較難以想像。實際上常常能發現一個基因的表現,受到多處近端調控,加上多處遠端調控的影響。如果想全方位認識一個基因的表現與調控,最好能都能得知近端與遠端的影響,否則難以掌握調控的全貌。

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莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 參與?具體說來就是某個調控位置,先近端調控其周圍的環狀 RNA 基因,再藉由環狀 RNA 影響基因體上其他位置的基因表現,發揮遠端調控的效果。

如圖顯示,環狀 RNA 表達數量性狀基因座(circQTL)近端調控了環狀 RNA,遠端調控其他基因。莊樹諄的想法是,某些基因被遠端調控的過程,是否有環狀 RNA 的參與?
圖|研之有物(資料來源|Molecular Psychiatry

為了避免用語誤解,有必要先解釋一下什麼是「基因」。基因的概念隨著生物學發展持續改變,如今一般人熟悉的定義,基因是由 DNA 編碼序列構成,能轉錄出 mRNA,再轉譯為蛋白質的訊息載體。不過若將基因定義為會轉錄出 RNA 的 DNA 序列,那麼即使沒有對應的蛋白質產物,只要其衍生的 RNA 產物有所作用,也能視為「基因」,如 miRNA 基因、mRNA 或長鏈非編碼 RNA 基因。既然是有 DNA 編碼的基因,便會受到近端、遠端調控位置影響。

探索遠端調控機制有很多想法,莊樹諄可以說又打開了一條新思路。遠端調控位置不在基因旁邊,亦即基因體任何地方都有機會。假如直接挑戰基因與遠端調控位置的關聯性,可能相關的數量可謂天文數字,而且缺乏生物性的理由支持,找到的目標往往令人半信半疑。

莊樹諄引進環狀 RNA 涉及其中的可能性,尋找「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,大幅縮小了搜索範圍。

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莊樹諄透過「環狀 RNA 基因的近端調控位置」與「目標基因的遠端調控」之交集,找到環狀 RNA 參與遠端調控的證據。
圖|研之有物(資料來源|莊樹諄

一番分析後,研究團隊從自閉症患者的基因體上,定位出 3,619 個近端調控的 circQTLs,這些表達數量性狀基因座相當特殊,可能藉由直接或間接遠端調控兩種模式來調控遠端基因(如上圖)。而這 3,619 個 circQTLs,與環狀 RNA、遠端基因三者形成了八萬六千多組的遠端調控網路。接著團隊使用了不同的統計方法,其中 8,103 組通過多重統計測試,顯示較高的機率是屬於間接遠端調控模式。

莊樹諄團隊透過統計手法,找到相當多基因和調控路徑,雖然目前仍不清楚它們影響自閉症的具體細節,卻無疑讓我們新增一分對自閉症的認識。

莊樹諄指出,這套統計方法或可應用至人類的其他複雜疾病(如思覺失調症),找出基因調控的多個可能路徑,提供臨床醫藥研發更多線索。

生物與資訊的跨領域結合

訪談中問到:為何會從資訊科學跨入到生物領域?莊樹諄回憶,1998 他博士班畢業那年才第一次聽到「生物資訊」這個詞,他基於對生命科學的興趣,以及因為內在性格想往學術轉型的想法,引領他到了中研院。

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莊樹諄接著說,2003 年李文雄院士延攬他進入基因體研究中心,之前他們不曾認識。他感謝李院士帶他進入了分子演化的世界,就此打開了研究視野。在剛開始成立自己的實驗室時,缺少人力,李院士讓當時的博後陳豐奇博士(現為國衛院群體健康科學研究所研究員兼任副所長)與他共同工作。莊樹諄強調,他所有分子演化的觀念與基礎,都是陳博士幫他建立的,如果說陳博士是他的師父,那李院士就是師父的師父了。

如今,莊樹諄在中研院的研究生涯邁入第 25 年,從資訊學背景投入生物學研究,大量使用統計工具,他經常需要持續整合不同領域的觀念與工具,推動自己的新研究。在訪談中,他也感謝諸多研究同儕的協助,特別是幾年前建立分生實驗室時,蕭宏昇研究員及其團隊成員的鼎力相助。

莊樹諄的團隊包含資訊、統計、分子生物三個領域的同仁,來自不同領域,傾聽他人意見自然也特別重要,這是他們實驗室的核心價值之一。莊樹諄認為在科學面前,人是很渺小的,需要互相尊重和理解,方能一起解開科學之謎。

最後,莊樹諄特別強調他個人在相關領域的研究,仍有極巨大的進步空間,感謝研之有物的主動邀訪,期望將來能與更多先進交流學習,也企盼年輕新血加入這個生物資訊的跨領域團隊。

莊樹諄期望在環狀 RNA 與基因調控網路的研究基礎之上,可以對自閉症這個複雜疾病的調控機制,提供更多科學線索,幫助臨床上的診斷和治療。
圖|研之有物
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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