0

0
0

文字

分享

0
0
0

生活中的諾貝爾獎【診療間篇】

何如
・2019/11/10 ・2940字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 574 ・九年級

提到諾貝爾獎,就想到一系列複雜又艱深的研究嗎?其實諾貝爾獎從上個世紀的 1901 年開始頒發,有許多成果已經進到我們的國中國小課本,甚至原本就存在於我們的生活中,與現代的科技、醫療息息相關。

來和我們一起瞧瞧,一間小小的診療間裡藏有多少個諾貝爾獎吧!

侖琴 (Wilhelm Röntgen) 在研究陰極射線時,發現了 X-ray。並利用其可穿過皮膚器官、不能穿過骨頭的特性,在數月就後成功應用成像到醫學診斷。

1901諾貝爾物理學獎

  • 在陰極射線被發現後的數年間,陸續有科學家發現其輻射現象。直至 1895 年才有侖琴正式發表新射線,並為了彰顯其未知性而命名為 X-ray
  • 將底片放置在人體後方,經 X-ray照射便可得到影像,軟組織如皮膚器官在顯影後呈黑色,像骨頭一樣的硬組織則呈白色。
  • X-ray 的成像再加上電腦計算合成後,便是今日常見的 X射線電腦斷層掃描 (X-CT)。

透過福蘭克林 (Rosalind Franklin) 與威爾金斯 (Maurice Wilkins) 得出的 遺傳物質 DNA X-ray 繞射的資訊,華生 (James Watson) 與克里克 (Francis Crick) 破解了遺傳物質 DNA 的雙股螺旋結構,以及四種含氮鹼基與其配對 。

—1962諾貝爾生理醫學獎。

卡爾文(Melvin Calvin) 團隊的研究找出了光合作用不同階段中碳的移動途徑,由此知道了植物是如何吸收並利用二氧化碳以形成醣類,即卡爾文循環 (Calvin cycle)。

—1961 諾貝爾化學獎

  • 卡爾文在研究過程中利用了放射性同位素以及層析法,才成功探究完整路徑。
  • 此研究也讓學界了解到磷化合物對醣類形成所扮演的重要角色。

葛拉尼特(Ragnar Granit)、哈特蘭(Keffer Hartline)與沃爾德(George Wald)的研究,讓我們了解到視網膜對於光線刺激的接受特性,以及視覺的初級訊息在神經網路的加工過程。

—1967諾貝爾生理醫學獎

  • 葛拉尼特是使用了極為精細的電極才有辦法研究視網膜上的電脈衝。
  • 哈特蘭還發現:當一個細胞受到訊號刺激而興奮時,旁邊的細胞反而會因此被抑制 (lateral inhibition)。
  • 沃爾德除了發現維生素A 是視紫質(rhodopsin)的重要組成成分,還解釋了自 1930 到 1960 年代間一系列對光線影響視紫質(rhodopsin)的相關論文。
    延伸閱讀:視網膜竟然裝反了!演化留給人類的奇怪結構──《人類這個不良品》

巴佛洛夫(Ivan Pavlov)透過研究狗狗的胃與腸道,得以了解消化系統的相關運作與分泌物質,以及胃液分泌和胃黏膜對不同化學物質的敏感性。

—1904諾貝爾生理醫學獎

  • 著名的「古典制約」就是巴佛洛夫對狗狗看到食物就分泌唾液的相關研究噢。

戈登(John Gurdon)證明了成熟細胞核仍存有形成其他種類細胞所需的基因資訊,而山中伸彌(Shinya Yamanaka)則成功誘導細胞回到具有全能分化性的胚胎幹細胞,即 iPS 細胞。

—2012諾貝爾生理醫學獎

  • 我們通常認為,生命的開始是從受精卵分裂、增生後形成許多細胞,並在成熟分化後組成為個體,但成熟細胞無法再回復到有能力分化成各式功能細胞的未成熟階段,所以可見戈登與山中伸彌的研究真的帶給大家很大的驚喜。
  • 1952 年戈登的實驗將青蛙受精卵的細胞核取出,並以蝌蚪小腸細胞的細胞核替換置入受精卵,在經過培養之後成功生長成一隻新的青蛙。數十年後風靡一時的複製羊桃莉就是建立在戈登的研究基礎上。
  • 2006 年山中伸彌從小鼠的基因體中找到一些極為關鍵的基因,在成功活化基因並培養出「誘導性多能幹細胞 (iPS細胞)」後,又培養出人體的 iPS細胞,對幹細胞的研究具有突破性的貢獻。

在達姆(Henrik Dam)透過實驗發現維生素K及其凝血作用後,多伊西(Edward Doisy)研究出維生素K 的結構,使其可以用人工的方式合成,讓孩童凝血不易的症狀得以妥善治療

—1943諾貝爾生理醫學獎

  • 達姆的實驗發現,被給予含有較少量脂肪食物的雞隻,出現了不易止血的症狀,而後他發現大麻籽的攝取對出血狀況有所改善,進而在其中找到了可以協助凝血的脂溶性物質,即維生素K。
  • 在維生素K被發現後,各界便致力於研究攝取維生素K的方式,而杜西便是在 1939 年成功製成維生素K 的變體,並由此確認其結構,使得往後得以用人工方式合成。
  • 因為維生素K 不易經由胎盤傳給嬰兒、母乳哺育缺乏維生素K 與能在腸道生產維生素K 的細菌尚未進入體內等種種因素,所以新生兒可能出現維生素缺乏K 的狀況,進而造成凝血不易。

塞門薩(Gregg Semenza)、雷克里夫(Sir Peter Ratcliffe)和凱林(William Kaelin Jr.)在前人研究的奠基上,解密參與調控的蛋白質複合體HIF與蛋白質VHL,最後在HIF上找到可受氧氣調控的區塊,就此完全解構細胞偵測氧氣並引發相關調節的途徑

—2019諾貝爾生理醫學獎

艾利恩(Gertrude Elion)和希欽斯(George Hitchings)利用生物化學和疾病的知識背景,建立了系統性的製藥方法,而布萊克(James Black)則研發出降血壓與治療潰瘍的藥物

—1988諾貝爾生理醫學獎

  • 早期認為藥物僅存在於自然物質中,但艾利恩和希欽斯的製藥方法使其能夠人工合成,讓白血病、瘧疾、傳染病、痛風等其他疾病得以藥物治療
  • 布萊克研發的藥物普萘洛爾(propranolol),是透過阻斷心臟接收腎上腺素(使心搏加速、血壓升高)而使血壓降低;而西米替丁(Cimetidine)則能夠抑制胃酸分泌,治療潰瘍。

諾貝爾獎代表了當時對於人類有重大貢獻的團隊與研究,而我們今天的許多科學知識當然也奠基在這些成果之上。本篇介紹的內容主要與生理醫學獎較相關,敬請期待下篇生活中的諾貝爾吧!

資料來源

文章難易度
何如
12 篇文章 ・ 1 位粉絲
「因為人因思想而獨特,但不說出來就什麼都不是。」 —為自己的冗言話多辯解的小菜鳥。


0

0
0

文字

分享

0
0
0

喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

查克爸
955 篇文章 ・ 242 位粉絲
查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
網站更新隱私權聲明
本網站使用 cookie 及其他相關技術分析以確保使用者獲得最佳體驗,通過我們的網站,您確認並同意本網站的隱私權政策更新,了解最新隱私權政策