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為什麼被嚇到會整個僵住?果蠅研究發現是血清素幫了大忙

旻諭
・2020/01/11 ・1836字 ・閱讀時間約 3 分鐘

想像一下你跟爸媽坐在客廳沙發上,突然,一個閃電雷劈秒停電!這時候,你和你爸媽一定會有一樣的反應:整個人嚇傻在原地不動,然後才慢慢移動去找手電筒在哪裡。

當我們受到驚嚇的時候,為什麼會整個人暫時僵住、動彈不得?哥倫比亞大學祖克曼心智、腦與行為研究中心的理查·曼 (Richard Mann) 博士會說:「這可跟血清素脫離不了關係!(*´∀`)~♥」

血清素本人在此。圖/giphy

設計突發的環境刺激:突然關燈、突然地震

一般來說,我們比較常聽到大腦中的血清素濃度跟「調節心情和認知功能」有關:大腦中的血清素濃度低,跟憂鬱情緒、記憶力衰退有所關聯。不過今天我們不是要討論「大腦」中的血清素濃度,過去研究就有指出,由「運動神經元」釋放的血清素會影響果蠅和脊椎動物的運動速度。

理查的研究團隊為了要更了解血清素如何影響動物的運動速度,做了一系列的實驗。研究團隊分別把果蠅分成兩組,分別是「關燈組」與「地震組」,讓果蠅經驗到「突然的黑暗」和「地震來了!」的環境刺激。

「地震組」與「關燈組」,讓果蠅經驗到「地震來了!」和「突然的黑暗」的環境刺激。圖/參考資料 1

至於要怎麼製造「果蠅等級」的地震?理查團隊找來了同為哥倫比亞大學祖克曼研究中心的 Tanya Tabachnik 團隊設計、組裝客製化的儀器。他們創造一個非常微小、果蠅 size 的小空間,這個小空間下面裝著特製震動馬達。如此一來,就能夠調整馬達的力道來製造想要的地震規模。

接下來,研究團隊用 FlyWalker 這個由該團隊實驗室開發的 app 來追蹤果蠅的腳步,藉此監控果蠅的移動速度。於此同時,研究團隊也操縱果蠅在腹側神經索 (ventral nerve cord) 負責釋放血清素的神經元的活性。

果蠅的腹側神經索,可以類比到脊椎動物的脊髓。

因為血清素,嚇到就僵住

研究團隊發現,當果蠅經驗到意料之外的環境改變,神經系統會快速釋放血清素,讓身體暫時不動,來應對可能的威脅,並在上個月底發表在《當代生物學》(Current Biology) 期刊。這種「僵住」的行為在很多動物身上都可以看到:從果蠅,到魚,到人類都會。

研究團隊通訊作者理查·曼博士表示:「我們發現當果蠅遇到突發的環境改變而僵住的時候,血清素的功能就像緊急煞車一樣。這是因為血清素的釋放會導致動物兩腿關節變僵硬,進而使動物動彈不得。」

另外,研究團隊也發現,當研究人員激發會釋放血清素的神經元,會讓果蠅的移動速度慢下來;靜默相同的神經元會讓果蠅的移動速度變快。

當會釋放血清素的神經元被激發,血清素濃度升高,會讓果蠅的移動速度慢下來;反之則果蠅移動速度變快。圖/參考資料 1

在僵住之後?其實是為了下一步好好做準備

本文看到這裡,相信你會有跟我一樣的疑問,就是為什麼我們動物要有這樣的機制?嚇到會僵住有什麼好處嗎?

研究的第一作者克萊爾·霍華德說:「我們覺得這是很重要的,這可以讓果蠅蒐集更多跟環境改變有關的訊息,然後決定下一步該怎麼做。」

有趣的是,儘管「突然的黑暗」和「地震來了!」都會讓果蠅嚇到僵住,但在僵住之後的運動速度卻有顯著的差異。克萊爾補充說:「受到突然黑暗的驚嚇之後,果蠅的移動速度變慢且謹慎;不過地震會讓果蠅在僵住之後反而移動得更快!」

細細思考一下,果蠅有這樣的反應差異也算合理:坐在客廳沙發上你和爸媽,在秒停電的傻住之時,也會因為看不到身旁的環境而緩慢移動。

雖然說這項研究成果可能還不能延伸解釋到人類身上,但或許將來有一天,遇到地震的你,除了逃命跟發地震文之外,還可以想起這篇研究!ʕ•̀ω•́ʔ✧

「僵住」的這段時間可以蒐集更多跟環境改變有關的訊息,然後決定下一步該怎麼做!圖/Gellinger @pixabay

參考資料

  1. Howard, C. E., Chen, C. L., Tabachnik, T., Hormigo, R., Ramdya, P., & Mann, R. S. (2019). Serotonergic modulation of walking in Drosophila. Current Biology.
  2. Jenkins, T. A., Nguyen, J. C., Polglaze, K. E., & Bertrand, P. P. (2016). Influence of tryptophan and serotonin on mood and cognition with a possible role of the gut-brain axis. Nutrients8(1), 56.
  3. Why do we freeze when startled? New study in flies points to serotonin. ScienceDaily, 2019.11.27

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旻諭
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PanSci 泛科學實習編輯,大學主修生科,喜歡認知神經科學。研所跳槽科學教育,目前正努力想要聰明又科學的活著。

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莎莎舞老師傳奇——用人生態度戰勝病魔│環球科學札記(46)

張之傑_96
・2021/09/29 ・2596字 ・閱讀時間約 5 分鐘
  • 作者 / 張之傑

七月三日,颳風下雨,船搖晃得特別厲害。十二時三十分船長播報航海狀況時說,浪高十四呎,破了此行最高紀錄。在驚濤駭浪中,這天下午聽了兩場演講。第一場是志工翻譯岳軍的「寶島環遊奇遇記」,第二場是莎莎舞老師宗像志布子的「被宣告餘命起二十二年——自己可以選擇活法」,後者有華語、英語即席翻譯。

莎莎舞老師宗像志布子演講海報。圖/林碧菁攝

船上的文化教室,聘有專業人士十餘位,教授瑜珈、水彩畫、健身、太極拳、社交舞、日本舞、日文、中文、英文等等,隨船期間供給食宿,不另付酬勞。這些老師上課次數多寡不一,莎莎舞老師每天都有兩堂課,可能是上課次數最多的一位。

和平號第一○一回的行程,將停靠古巴哈瓦那,為此文化教室特聘請宗像志布子老師上船,教大家跳莎莎舞,以便到哈瓦那時在革命廣場和當地人同樂。莎莎舞起源於古巴,可說是古巴的國舞。然而,船到紐約前一天(六月六日),船上突然宣佈,美國頒布命令,禁止船隻從美國開往古巴,和平號將取消古巴行程,改為停靠牙買加!古巴沒去成,老師仍然認真教學,一直教到下船前一天。

莎莎舞起源於古巴,可說是古巴的國舞。圖/Wikipedia

莎莎舞老師眼眸明亮,頭髮烏黑,皮膚白晢,臉龐秀麗,看起來既年輕又有活力。聽她演講之前,誰也想不到竟是癌症患者!她十四歲驗出腦部惡性腫瘤,醫生說她只能再活三個月。二十一歲復發,醫生說她只能再活四個月,但她又活了二十二年,如今即將滿四十四歲。十四歲時曾接受手術,但沒接受化療、放療。二十一歲復發,沒接受任何現代醫學治療。她說,她之所以活到今天,和她家人的人生態度,以及自己的人生態度有關。

莎莎舞老師宗像志布子演講。圖/林碧菁攝

她十四歲時,家人得知她得了癌症,並沒有驚慌。尤其是她祖母,深信她家風水好,不會有事。她把自己罹癌,想像成動漫故事中的少女,一定可以得到拯救。她在東京原宿附近的一家醫院接受手術,認為說不定可以看到自己的偶像,反而覺得不是壞事。

二十一歲復發時,她已接受一種新興宗教,相信靈魂投身肉體,就是要經歷種種磨難,因而對於任何磨難都能淡然處之。她又說,她罹癌後,有人說她相信偏方,而不相信正規療法,她的看法是,適合自己的療法,就是最好的療法

她三十歲才開始接觸莎莎舞,對舞者來說,算是相當晚的。但她罹癌後,自信心愈來愈強。她信奉的宗教告訴她,他們是來拯救世界的,在她的使命沒達成前,神是不會捨棄她的。憑著信心和生機療法,即吃些活化細胞的食物,如豆漿、納豆等,她愈活愈健康。

圖/Wikipedia

如今她每三個月做一次體檢,主要是驗血和做斷層。轉移到肺部的腫瘤,原本七個,現在只剩兩個。腦部的腫瘤也愈來愈小。宗教信仰和樂觀、自信,使她戰勝了病魔。

由莎莎舞老師的案例,我想起社運健將、社區大學倡議人、台大數學系教授黃武雄,他一九九四年檢查出罹患肝癌,已轉移至肺部,國內外醫生都研判他只能活三至六個月,但藉著改變生活方式,接近大自然,以及對自己病情的了解,他至今仍活得好好的。

還有一個例證,就是我的「代父」程老先生。內人皈依天主教後,要我陪她望彌撒。我的條件是:可以陪,但不能拉我入教。一陪就是六年多。教會有位程老先生,受封聖墓騎士,在教會中地位崇高。程老先生夫婦一再勸我入教,都被我婉言拒絕了。二○○九年夏秋之交,程老先生驗出前列腺癌已轉移為骨癌,醫生預測他活不過當年春節。

程老先生了無恐懼,一面治療,一面祈禱,希望天主多給他幾年,以便為教會多做些事。他對我說,如果痊癒,一定要拉我入教。我的醫學常識告訴我,癌細胞已擴散到骨骼,接著會到肺、到腦,這是條不歸路!然而,奇蹟出現了,他不但活過當年的春節,也活過翌年的春節。二○○一年元月的檢查,癌指數已降為正常值,醫生宣佈他已基本痊癒。

我們教會的週日彌撒,結束後教友們會到地下室用早餐。二○○一年春節前某一個週日,我和內人坐在地下室後排,程老先生從前排走過來,在我對面坐下,目不轉睛地望著我說:「我已和神父說好,安排你復活節受洗。」我愣了一下,隨即點頭說好。事後寫下一篇短文〈孔子帶我接近耶穌〉,我上了年紀後回歸儒家,既然以孔子信徒自居,我能能拒絕他嗎?

後記

旅美同窗劉正民博士,看過本文後來信如下。可見癌症不藥自癒和免疫力有關,並非每個人都能如此。

我也聽友人談到有些癌患,不接受化療,用改變飲食及生活態度的方式,結果到現在還活得好好的。可見身體內免疫細胞有的時候可以發揮很大的制癌能力。

記得以前做論文的時候,在小鼠的腹部皮下注入一定數量、同一品系小鼠的癌細胞。大約十天後,腹部長出直徑約二公釐的小瘤,此時用外科手術將瘤切除,每次實驗數量約有數十隻。這些老鼠放回鼠籠自由生活,十天後,再以定數的同樣的癌細胞注入老鼠腹腔中,這種癌細胞可以在腹腔中生長,然後放回鼠籠,每一週檢驗腹腔內癌細胞的數量(方法一言難盡,如有興趣再加詳述)。

圖/Wikipedia

重點是結果,大約有三分之二的老鼠,腹腔仍有癌細胞,……但牠們都活得好好的,和正常老鼠無異,這些老鼠在往後的三個月到半年期間,我們稱它為「腫瘤冬眠期」。……另外大約三分之一的小鼠,在接受癌細胞的挑戰後,在不到一個月就死亡了。結論是老鼠個別免疫力不同,有一直存活下去的,有的到三個月甚至一年後再發作的,有一個月內就發作死的。我們當時就利用這些在「冬眠期」中的一羣老鼠,施加免疫增進的藥物,或各種免疫細胞本身產生lymphokines 或cytokines ,觀察它們抗癌的效果。當時發表了十幾篇文章,分別刊登在J. Exp. Med. 及Cancer Res.等期刊。

張之傑_96
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張之傑教授,科學史家,為中央研究院科學史委員會委員、中華科技史學會創始人;另研究科普學、辭書學、民間宗教、民間文學、西藏文學等。寫作小說及少兒讀物大多使用筆名(章杰),其餘大多使用真名。其科普作品以文筆流暢、條理清晰、富含人文精神著稱。
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