斯佩里誕辰│ 科學史上的今天：8/20

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。

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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。

一刀切開大腦的糾葛！

我挺幸運，1970 年代末期身為大學生的我，親眼目睹神經科學邁向主流，舉世聞名的裂腦手術也備受矚目：史培利（Roger Sperry）博士將數名癲癇病人左右腦之間的連結切斷。

我保守一點說好了，他的研究迷得我神魂顛倒。

史培利施以連合帶切開術（commissurotomy），將胼胝體切斷，連結兩個大腦半球之間的近三億條神經軸突纖維束於是斷開，成功防止不正常放電情形波及另一個半腦。

裂腦手術還揭開另一項優勢：葛詹尼加（Michael Gazzaniga）博士對這類病人執行心理實驗，深究胼胝體切斷後、兩半腦分別運作的模式，研究結果斐然。

我這初出茅廬的神經科學家，尤其著迷於這些實驗有如《化身博士》（Strange Case of  Dr. Jekyll and Mr. Hyde）的故事：兩個大腦半球在心理學及解剖學上的能力涇渭分明。顯然兩個半腦中間的連結切斷後，裂腦病人的行為就像是兩個獨特的人格，表現通常背道而馳。

左右腦分開後，會發生什麼事？

部分病人身上，「占據」右腦的人格表現出的意向與行為，會與「占據」左腦的人格恰恰相反。舉例來說，一名男士想用左手（右腦）打老婆，右手（左腦）則同時保護老婆。其他時候顯然也出現相同狀況：他一手使勁拉下褲子，另一手卻同時替自己拉上。

另一名病人剛好是個孩子，則是左右腦言詞不一致。問及人生目標時，他右腦說長大想當賽車手，左腦卻想當製圖師。

還有一位病人提到，她每天早上選衣服時，都要爭鬥一番，左右手好比同極相斥的磁鐵，各有既定喜好，早就描繪好自己當天該穿什麼。她去雜貨店買吃的，兩個半腦想要的食物也天差地別。她手術過後一年多，才有辦法駕馭單一意向，有意識的遏止兩個意見相左的人格在內心激烈交戰。

你讀到這些故事，務必了解，這些經過連合帶切開術的病人在解剖學上和你我的唯一差異，在於我們的兩個大腦半球之間有胼胝體連結，互相溝通。

科學家理解到，以神經解剖學而言，大部分的連合纖維本質屬於抑制性，運作時，訊息是從一個腦半球的某組細胞，跑到另一腦半球對應的那組細胞。兩個腦半球的細胞隨時為活躍狀態，但對應的腦半球細胞群卻是分別處在支配與抑制的狀態。

如此一來，一個腦半球即有能力抑制另一個腦半球對應的細胞群，支配特定細胞群的功能。例如，我們專心聽某人所說的詞彙及意義時(左腦)，比較不會專注於對方的語調變化或情緒內容（右腦）—— 但這反而是對方真正打算溝通的事情，反之亦然。譬如，有沒有人曾對你大吼，說你根本沒聽到重點，而你錯愕不已？

既然上天給你一對腦，為何只用一邊呢？

1970 年代和 1980 年代，社會上對裂腦研究的反應有點過於熱烈，著重開發「右腦」或「左腦」的社群課程如雨後春筍冒出，許多學校甚至積極投入，設計出可以刺激一個半腦或兩個半腦的課程。

左腦人及右腦人的刻板印象進入主流：左腦人表現較有條理、準時、注重細節，右腦人點子多、創新、運動發達。

可惜，在大家痴迷左右腦之際，許多家長想讓孩子贏在起跑點，策略卻是讓孩子接觸適合其天賦的課程。沒錯，這合情合理，畢竟家長希望孩子因拿手之事獲得回報。

不過，若家長希望孩子全腦、全方位均衡發展，較完善的方式應該是鼓勵孩子參與自己並不拿手的活動。例如，若孩子具左腦優勢，擅長科學及數學，可以鼓勵他們參加戶外活動，到林間探索與蒐集資料，也可以引導擅長運動及藝術的孩子發揮創意，設計超酷的科展作品，參加衡量某類表現的科學展覽會。

由於過去四十年來，家長只著重激發單個半腦的優勢，造成孩子的能力朝向兩極端發展。目前有些著作及教學技巧專門開發不慣用的腦半球，例如至今仍廣為使用的經典之作《像藝術家一樣思考》（Drawing on the Right Side of the Brain）。

另外，你不必費勁就能發現，行銷人員如何善用策略，瞄準我們對右腦或左腦的偏好。就連電腦作業系統也符合這種分野：一般認為 蘋果產品直指右腦創造力，任何微軟的可笑產品則直指左腦分析力。還記得黑莓機嗎？這機子則是用來讓我的右腦哀哀叫。

• 延伸閱讀：左右腦的理性與感性是真的嗎？兩個腦半球到底是怎麼分工進擊的？──《打破大腦偽科學》

左、右腦獨立運作？這是迷思！

依此種刻板印象推廣的科普知識五花八門，旨在開發左右半腦的潛能。除此之外，也有成山成海的實證科學，清楚描繪左右半腦在解剖學及功能上的差異。

如想知道半世紀以來，科學家在巨觀與微觀方面發現了哪些差異，英國精神科醫師麥基爾克里斯特（Iain McGilchrist）博士的《主人與使者》描寫得深入淺出，亦蒐羅最新的研究內容。

如想了解哈佛精神科醫師如何與左右腦人格合作，協助精神病人復原，不妨閱讀薛佛（Fredric Schiffer）博士的《雙腦革命》，著實教人大長見識；該書甚至敘述了兩個人格有多麼相異：其中一個人格體驗到的疼痛感，另一個人格真的會感覺不到，或是也不會表現出來。

若想知道處理心理健康問題的替代工具，史華茲（Richard Schwartz）博士的內在家族系統值得一試；該模型有助辨識一個人的部分性格，以便互相合作，找出健康的解決之道。上述書籍與工具皆發人深省，可幫助大家知曉大腦的奧祕。

本來左右腦就會持續造就任一經驗時刻的整體經驗，所以我的意思並不是左腦或右腦獨立運作。

現代科技顯示，任何時刻兩個半腦顯然皆會造就神經系統的輸入、經驗與輸出。然而如我先前所述，腦細胞的標準做法，就是支配並抑制對應部位的腦細胞，因此，除非死亡，腦部在任何情況下，都不是全開機或全關機的狀態。

人類的性格，究竟是怎麼被塑造出來的？

想了解大腦運作，自然會提出這問題：「一群腦細胞到底怎麼可能合作打造一種人格？」我可不是第一個提出這問題的人，我也不是第一個經歷腦部創傷、性格大變、創傷細胞復原然後重拾舊迴路、舊技能組合、舊人格特質的人。

不過，我大概是第一位歷經腦部創傷及復原、踏上求解之路的神經解剖學家，率先深入探查自己大腦神經與心理方面的運作模式，並獲得四大人格的獨到見解。

腦細胞是美妙的小生物，形態大小各異，其設計說明了執行特定功能的能力。例如，位在兩個半腦主要聽覺皮質區的神經元具有獨特形狀，能處理聲音資訊；其他連結不同腦部區域的神經元，形狀也適合其功能，運動系統的神經元更不例外。

值得注意的是，從神經解剖學的角度來看，每個人的腦部神經元本身以及互相連結的方式，基本上並無二致。

從結構上來看，每個人的大腦皮質最外層的隆起與溝渠根本一模一樣，而且相像到——如果你腦部特定區域受損，我腦部該區域也受損，那我倆喪失的功能也一模模一樣樣。以運動皮質為例，如果你和我某個半腦的特定細胞群都受損，我們的身體超有可能在同樣的部位癱瘓。

左腦、右腦到底有甚麼差異？

左右半腦固有功能的差異在於，神經元處理資訊時，各有獨特方式。

先說左腦，左腦神經元其實是以線性方式運作：會先接收一個想法，拿這個想法和下一個想法互相比較，接著再拿這些想法的副產物和再下一個想法互相比較。

由此可知，左腦能以次序方式思考。例如，我們知道必須先發動引擎，才能打檔。左腦可是令人嘆為觀止的序列處理器，不僅創造抽象的線性（例如1 + 1 = 2），還為我們展現出時間性，將時間以線性感，分割成過去、現在與未來。

右腦神經元則完全不是用來建立線性次序，反而有如平行處理器，可引進多條資料流，同時顯示單一的複雜經驗時刻。記憶是由兩個腦半球共同創造，右腦則替記憶的創造成果增添深度，豐厚了此時此地的面貌。

儘管許多腦細胞負責執行顯而易見的工作，例如理解語言或呈現視覺，其他神經元卻負責創造想法或情緒。

「模組」這詞就是用來說明哪組神經元和其他神經元互相連結，並以集合體的形式共同運作。我們大腦中的四大人格，即是以特定且獨特的神經元模組運作。

——本文摘自《全腦人生：讓大腦的四大人格合作無間，當個最棒的自己徒》，2022 年 ８ 月，天下文化，未經同意請勿轉載。