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我是誰?我在哪?這裡是哪裡?腦內的導航系統到底是怎麼運作?——《錯把自己當老虎的人》上

azothbooks_96
・2020/01/21 ・1703字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者/海倫‧湯姆森;譯者/洪慧芳

告訴你確切位置的「位置細胞」

1960 年代,倫敦大學學院的神經學家約翰.奧基夫(John O’Keefe)開始探究「一般導航能力的祕訣存在於海馬迴」這個概念。

為了驗證這個理論,奧基夫趁著老鼠在開放空間行走時,研究牠們的大腦。他想知道老鼠探索環境時,哪些神經元是活躍的。他在老鼠的海馬迴裡植入一組薄電極,海馬迴可以記錄個別神經元與相鄰神經元通訊時所產生的微小電位尖波。

奧基夫利用這項技術時,發現有一種細胞只有在動物處於特定位置時才會發動。每次老鼠經過那個地方,那個細胞就會「啪」一聲發動。它附近的另一個細胞似乎只關心另一個不同的位置。只要老鼠走到那個地方,它就會「啪」一聲發動。下一個細胞只會跟著另一個位置產生反應,依此類推。

這些細胞的活動組合可以告訴你老鼠的確切位置,精確度在五平方公分內。奧基夫將這些細胞命名為「位置細胞」(place cell),並顯示它們如何一起告訴大腦的其他部分:「這是我目前的所在位置。」

位置細胞不只告訴大腦目前所在的位置,還能接收其他資訊

後續的數十年間,科學家發現位置細胞不只做這項任務。它們附近有個區域叫「內嗅皮質」 (entorhinal cortex),位置細胞也會從內嗅皮質的另外三種細胞接收資訊。

黑線顯示一隻大鼠在一個方形空間的運動軌跡,紅點是一個內嗅皮層細胞放電時大鼠所在的位置。圖/wikimedia

整合資訊到認知圖中的網格細胞

其中一種細胞稱為網格細胞(grid cell),是由梅-布里特.莫澤(May-Britt Moser)和愛德華.莫澤(Edvard Moser)這一對前夫妻檔發現的,他們兩人都是出生在挪威西海岸外的偏遠島嶼上。

他們兩人發現,導航能力有部分是依賴我們能夠思考自己如何移動,以及我們來自何處。

想想你在停車場中走向售票機、然後再折返回車子的方式。梅—布里特.莫澤和愛德華.莫澤發現,網格細胞是負責把這些資訊整合到認知圖中的神經元。

圖/wikimedia

為了理解網格細胞是如何運作的,你可以想像一片地毯上布滿了六邊形所組成的網格,狀似蜂巢,你在裡面走動。你抵達網格中任一個六邊形的邊角時,那個網格細胞就會發動。把網格稍稍移向地毯的另一端,當你抵達六邊形的邊角時,就會換另一個網格細胞發動,依此類推。這些細胞建立了一個通用的空間地圖,持續為你的所在位置以及某些地標之間的相對距離提供最新資訊。

你與牆壁、邊界的相對位置,邊緣細胞來告訴你

位於內嗅皮質的另一種細胞是邊緣細胞(border cell)。這些細胞告訴你,你相對於某些牆壁和邊界的位置。例如,你的南方附近有一堵牆時,某個邊緣細胞會發動。你介於兩堵牆之間或靠近懸崖邊緣時,另一個邊緣細胞會發動。

轉向時,發動「頭向細胞」

為了讓你掌握資訊的全貌,邊緣細胞也與頭向細胞(head direction cell)共用空間。頭向細胞顧名思義,是指動物的臉部轉向特定方向時才會發動的細胞。

總和來說,我們如何找到目的地呢?

關於我們如何四處遊走,目前大家最普遍接受的理論是:大腦儲存著位置細胞在特定位置的發動型態,以便我們回到那個位置時,可以把它們當成指引。

買完東西,找車囉!圖/GIPHY

例如,想像一下,你逛街一整天後去取車。這時位置細胞受到頭部方向、身體移動、周圍環境的影響,劈哩啪啦地發動。它們指引著你移動,直到當前的活動型態符合儲存的型態。瞧!你找到車子了。

不過,故事尚未結束。儘管腦內有這些活動,但腦內的羅盤不僅於此。關於導航能力之謎,這裡還缺了一塊拼圖。那一塊非常重要,失去它時,可能攸關生死。

——本文摘自《錯把自己當老虎的人》,2019 年 7 月,漫遊者文化

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漫遊也許有原因,卻沒有目的。 漫遊者的原因就是自由。文學、人文、藝術、商業、學習、生活雜學,以及問題解決的實用學,這些都是「漫遊者」的範疇,「漫遊者」希望在其中找到未來的閱讀形式,尋找新的面貌,為出版文化找尋新風景。

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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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