幫太空船寫程式的人：阿波羅計畫的工程師瑪格麗特・漢彌爾頓 ——《重返阿波羅》

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

2019 年 7 月 20 日是人類登陸月球 50 週年，大部分的眼光都集中在人類在另一個星球留下腳印這件事，不過阿波羅計畫其實包括了許多科學實驗，讓我們對地球最近的鄰居，有更清楚、正確的認識。

月球怎麼來的？

數千年來，月亮一直是墨人騷客創作的題材，不過我們對月球起源的了解，卻是最近一、兩百年的事。

1898 年喬治·達爾文（George Darwin）提出「分裂說」，他認為月球是地球愈轉愈快，地球受離心力的作用下分裂、甩出來的。分裂說提出後廣受歡迎，甚至被編入美國中學教科書裡。但是分裂說有一個缺點，它無法解釋為何地球會愈轉愈快，而且快到把一部分的物質甩出來。一般的情況下，天體的自轉速度不會有太大的變化，除非受到外力的影響。

1950 年代時另一個月球起源的學說「撞擊說」被提出，這個理論認為地球早期受一顆火星般大的天體劇烈撞擊，撞擊後的物質從地球表面飛濺到地球軌道，這些地球軌道上的物質在重力作用下凝聚形成月球。

阿波羅太空人採集月球土壤和岩石，帶回地球後，科學家分析月球氧同位素比例，發現月球氧同位素比例和地球表面上一樣。這項證據支持撞擊說，因為劇烈撞擊會把撞擊天體和地球表面物質混合，這會讓月球和地球氧的同位素比例非常接近。撞擊說是目前最被科學家接受的月球形成學說。

我們與月的距離

月球是離我們最近的天體，即使如此，我們也不能用尺來量測月球與地球的距離。最精準的量測方法是用雷射，從地球上打一道雷射光到月球，雷射光被月球反射後再回到地球的接收站，只要量測雷射光從發射、反射到接受的時間，把這個時間的一半乘上光速，就可以得到準確的地月距離。

這個原理簡單的方法實際上並不簡單，因為月球表面的反射率不高，無法把地球發射的雷射光有效地反射回地球。這個方法要等到阿波羅太空人把反射鏡送上月球表面後才能真正運作。科學家長期量測地球與月球距離後，發現月球以每年 3.8 公分的速度遠離地球，這是地球和月球之間潮汐力相互作用的結果。

月球上也有地震！？

阿波羅太空人攜帶一些科學儀器到月球，其中比較比較著名的是月震儀。月震儀和地球上的地震儀相似，只是月震儀用來量測月球上的地震。

月震儀除了量測月球的地震外，還可以用月震來研究月球內部的構造。科學家透過月震儀發現月球有一個核心，地殼和核心之間有地函。

最近（2019年5月）科學家用舊有的阿波羅月震儀資料做新的分析，他們發現有一些月震發生在斷層附近，這個斷層可能是月球冷卻收縮的結果，這項結果顯示月球目前依舊有地殼活動的現象！

解決問題是她最喜歡的事情

瑪格麗特・漢彌爾頓（Margaret Hamilton） 開始寫電腦程式時，還沒有「軟體工程師」一詞。漢彌爾頓 1936 年出生於美國印第安納州，1958 年畢業於厄爾罕學院（Earlham College），兩年後獲得在麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology，MIT）寫電腦程式的工作。

在 MIT，漢彌爾頓開啟了後來延續整個職業生涯的興趣：修正程式設計錯誤。在程式設計初萌芽的時代，她和同儕從實作中學習工程和故障排除，用充滿創意的方法面對自己的工作。有時候他們可以透過大型電腦製造出來的背景噪音，分辨自己的軟體是否順暢運作。

1963 年，漢彌爾頓正準備進入布倫戴斯大學（Brandeis University）的研究所攻讀抽象數學的學位時，MIT 取得 NASA 的合約，為阿波羅太空船設計導引和導航電腦（AGC）。

漢彌爾頓不想錯過這個機會， 聯繫計畫辦公室，分別和兩名計畫主持人進行面談。兩位主持人都當場決定雇用她，她建議兩人應該丟銅板決定她要去誰的團隊工作。

接下來幾年之內，漢彌爾頓成為 MIT 儀控實驗室（MIT Instrumentation Lab）軟體工程組（Software EngineeringDivision）的主持人，也是 AGC 背後的主要設計者之一。

為阿波羅導引電腦設計軟體時，漢彌爾頓和她的團隊必須創造新的軟體系統，以引導和控制阿波羅任務太空船前進月球。

「除了作為開路先鋒，別無選擇……找不到問題的答案時，我們只能創造答案。」

她後來回顧。

團隊中充滿「天不怕地不怕的二十多歲年輕人」，他們有自由（也有壓力）來對付太空導航的挑戰。使用漢彌爾頓軟體的阿波羅計畫和太空實驗室（Skylab）計畫期間，從沒發生過嚴重故障。

然而漢彌爾頓的女兒蘿倫（Lauren）卻預示了一次最嚴重的錯誤。那時四歲的蘿倫在漢彌爾頓的辦公室玩著顯示器和鍵盤（DSKY），在模擬器的飛行途中，輸入了發射前使用的程式 P01，導致嚴重錯誤。

漢彌爾頓因此建議加入一行程式碼，以避免這種情況發生。但 NASA 告訴她，沒有任何太空人會犯下這種錯誤。

在阿波羅 8 號任務時，吉姆・洛維爾意外刪除了指揮和服務艙的導航數據，導致與漢彌爾頓女兒所造成的相同狀況。幸好電腦的設計很穩健，漢彌爾頓和她的團隊才能夠找到方法，在幾小時內從地面修正問題， 見證任務圓滿完成。

漢米爾頓後來為 NASA 發展太空梭使用的軟體。她也成立了兩間公司，專門設計可靠的軟體，並因為她為阿波羅計畫做出的貢獻，在 2016 年獲頒美國總統自由勳章（Presidential Medal of Freedom）。

她一直是工作場域裡少數的女性之一，在締造阿波羅計畫的成功、幫助推動電腦在外太空的運算上，她都是一位卓越的人物。

本文摘自 大石國際文化 《重返阿波羅》