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【鼠科學】三分鐘帶你看懂兩個經典心理學老鼠實驗!

旻諭_96
・2020/01/24 ・1407字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 480 ・五年級

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一直以來我們都知道,實驗老鼠常常應用在心理學領域,像是透過研究老鼠的行為,期待能將研究成果類比到人類的心智活動。

不過你知道歷史上,有哪些以老鼠作為實驗對象,而且你非知道不可的經典實驗呢?今天就要來帶你一窺兩個經典的心理學實驗!

到底是哪兩個實驗呢?圖/sipa@Pixabay

第一個經典老鼠實驗:史金納的操作制約實驗

美國的心理學家史金納 (B. F. Skinner) 被稱作是操作制約之父,他發明了一種特殊的箱子叫做「史金納箱」,用來做許多操作制約的動物實驗。

實驗一開始,史金納把一隻飢餓的老鼠放進史金納箱中,箱子中有一個桿子。老鼠在箱子裡到處亂跑,不小心觸動到桿子的時候,就會有食物掉出來。

後來,老鼠發現當牠壓到桿子第二次,又會有食物掉出來。久而久之老鼠就學會只要「壓桿子」就可以「得到食物」,屢試不爽。

史金納箱的裝置。

因此,這種「壓桿子」的行為就是一種「操作制約的反應」,而那掉下來的「食物」就是獎賞。

這個實驗也可以拿來說明「正增強 (positive reinforcement)」效應:只要壓桿子,就可以吃食物填飽肚子,因此當老鼠餓肚子的時候,去壓桿子就對了!

第二個經典老鼠實驗:亞歷山大的老鼠樂園

是什麼讓人們對毒品上癮?你可能會不假思索地回答:就是毒品本身阿!

不過有個心理學家不是這麼想的:加拿大的心理學家亞歷山大 (Bruce Alexander) 在 1978 年提出一個新的主張:居住環境可能會影響老鼠的成癮行為。

亞歷山大設計了兩種老鼠的居住環境:第一種是把一隻老鼠單獨放在一個 18×251×8 (公分)大小的籠子裡,籠子裡面只有兩種水可以喝,一種是水,一種是嗎啡水。

第二種是把很多隻老鼠放在邊長 8.8 公尺的正方形沒有天花板的大箱子裡,地板鋪著一層木屑,大概有 12 個小籠子可以探索,還有一支長 70 公分的爬桿可以玩(這就是所謂的「老鼠樂園」),同時也只放了水和嗎啡水給老鼠們喝,然後觀察在兩種居住環境下的老鼠會主動去喝哪種水。

實驗結果發現,當老鼠獨自在籠子裡容易因為飲用過量的嗎啡水而致死;而住在「樂園」裡的老鼠則不太會選擇去喝嗎啡水。所以說導致老鼠對毒品上癮的,其實是有沒有一個「可以和其他同類產生連結」的居住環境。

從這兩個經典實驗我們知道,心理學家們可以從設計不同的實驗情境,觀察老鼠的行為來推測牠們做決策的心路歷程,並嘗試類推到人類的心智活動。或許在看完這篇文章之後,我們可以對這些實驗老鼠們多一份敬佩,也感謝牠們對心理學界知識的貢獻。

更多跟實驗動物有關的故事?自己去找吧,我把站內的延伸閱讀都放在下面鏈結了:

參考資料:

  1. Skinner, B. F. (1990). The behavior of organisms: An experimental analysis. BF Skinner Foundation.
  2. 〈操作制約〉超普通心理學
  3. Alexander, B. K., Coambs, R. B., & Hadaway, P. F. (1978). The effect of housing and gender on morphine self-administration in rats. Psychopharmacology, 58(2), 175-179.
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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鑑識故事系列:青春期抽大麻會怎樣?
胡中行_96
・2022/12/01 ・2407字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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前言:美國密蘇里州於 2022 年 11 月 8 日,投票通過修正案,使該州成為第 21 個合法化娛樂性大麻的州。此案在 12 月生效後,成人便能以非醫療目的購買並使用大麻。[1]然而,此前該州的醫師已經注意到,全國各地逐漸開放的管制,令當地非法呼麻而送醫的青少年人數攀升。[2]以下是他們在 2020 年《急診臨床實踐與病例》(Clinical Practice and Cases in Emergency Medicine)期刊上,分享的案例。

大麻葉。圖/Elsa Olofsson on Unsplash

大麻成份 THC 與 CBD 的差別

人不輕狂枉少年,勇於冒險是天性。多數的大麻慣用者,從青春期首度嘗試,逐漸培養成習。偏偏此時為腦部發育的關鍵,脆弱又容易受外因塑造。[3]這裡兩名分別個案的主角:16 歲的男性和 17 歲的女性,都抽了加熱過的丁烷哈希什油(butane hash oil,簡稱BHO),其含有濃縮的娛樂性大麻有效成份──四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol,縮寫 THC)。[2]同樣是大麻萃取物,醫療用的大麻二酚(cannabidiol,即CBD能嘉惠腦缺血、阿茲海默症和多發性硬化症等疾病的患者[4]THC 卻具備心毒性與神經毒性,[2]並對腦部有諸多與 CBD 完全相反的影響。[5]

大麻和血清素症候群

果不其然,這兩個案例均是呼完麻,不久便出事了。二人抵達醫院時的情形略有差異,不過尿液檢測都驗出 THC,且呈現某些與血清素症候群(serotonin syndrome)雷同的症狀,例如:躁動、顫抖、瞳孔放大、心跳過速、血壓偏高、肌肉僵硬、疑似癲癇、精神狀態異常、意識不完全清醒,以及雙腳陣攣等。[2]最後一項是指個案少女的深層肌腱在受到刺激時,[2]出現規律性震盪(如下方影片),意味著中樞神經系統異常。[6]血清素症候群的發生,通常是因為多種藥物同時作用,使神經細胞製造出來的血清素,在腦部的濃度大增。[7]

根據少女的病歷,她平時每天服用抗憂鬱的舍曲林(sertraline),[2]一種選擇性血清素再回收抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors,簡稱 SSRI)。[7]難怪當高濃度的 THC 活化了血清素受器,也抑制血清素的再吸收,她的病情明顯比少男嚴重。[2]

陣攣示意影片,此非當事人。影/NEJM Group on YouTube

世界上許多國家和地區,陸續合法化或除罪化醫療或娛樂用大麻;人們對它的態度,亦是愈來愈開放。[4]這些法令的年齡限制,能保護未成年族群嗎?血清素症候群嚴峻起來足以致命[7]所幸案例中的兩人並未展現全部病徵,而且病情還算可控。少男於急診室待了 6 小時便返家;少女則在兒童加護病房過夜後出院。後者要離開時,才坦言自己入院前 30 分鐘呼過麻。雖然她就是不說,醫療人員看驗尿的結果也早知道了,但能誠實面對問題總是好事。比較遺憾的是,隔天晚上她又重蹈覆轍,再次就醫。[2]

以大麻取代鴉片類毒品?

儘管 THC 對健康有諸多壞處,有些人仍視它為會成癮的物質中,相較無害的選擇。2021 年《毒品、成癮暨健康新興潮流》(Emerging Trends in Drugs, Addictions, and Health)的研究,訪問14 至 22 歲的 18 名男性與 8 名女性,是否覺得 THC 有助他們戒斷鴉片類毒品。[8]一般常見的鴉片類化合物,包括:羥考酮(oxycodone)、氫可酮(hydrocodone)、吩坦尼(fentanyl)、曲馬多(tramadol)和海洛因(heroin)等。[9]該論文未提及受訪者個別依賴的種類,反正結果相當一致:他們都想靠抽大麻所達到的精神狀態,緩解原本的癮頭;哪曉得到頭來徒增渴望,一點幫助也沒有。[8]

大麻對年輕人的影響

本文前言提到密蘇里州的醫師,目睹當地因呼麻送醫的未成年病患人數,隨著其他各州法令的開放而增長。他們因此在期刊裡強調,急診醫療人員遇到狀似血清素症候群患者時,務必把 THC 中毒的可能列入考量。[2]2020 年《BMC 公共衛生》(BMC Public Health)的分析,也指出美國青少年與年輕成人的大麻使用人口比例,自 1950 年代起,明顯隨著政府政策變化(見下圖)。[10]只是反駁此種論調的學者也不少,比方說《BMJ Open》、《PLOS ONE》和《JAMA Network Open》的研究,儘管有的語帶保留,覺得娛樂性大麻開放後的趨勢有待長期觀察,他們基本上都不認為青少年會受到政策影響。[11-13]

另一方面,吸食大麻不僅會產生各種暫時性的症狀,2020 年的《精神病學前沿》(Frontiers in Psychiatry)的文獻回顧更指出,對腦部發育尚未完全的個體,會提高罹患精神疾病的機率,並造成永久性的神經認知傷害。[3]所以無論法律和社會風氣是否推波助瀾,都要小心防範未成年者接觸大麻。

紅、藍兩條虛線,分別代表美國醫療(MML)和娛樂(RML)用大麻合法化後,年輕使用者的人口比例趨勢。圖/參考資料 10,Figure 3(CC BY 4.0)

參考資料

  1. Cunningham M. (09 NOV 2022) ‘FAQ: What happens now that Missouri legalized recreational marijuana?’. U.S. National Public Radio.
  2. Baltz JW, Le LT. (2020) ‘Serotonin Syndrome versus Cannabis Toxicity in the Emergency Department’. Clinical Practice Cases in Emergency Medicine, 4 (2): 171 – 173.
  3. Blest-Hopley G, Colizzi M, Giampietro V, Bhattacharyya S. (2020) ‘Is the Adolescent Brain at Greater Vulnerability to the Effects of Cannabis? A Narrative Review of the Evidence’. Frontiers in Psychiatry, 11: 859.
  4. Testai FD, Gorelick PB, Aparicio HJ, et al. (2022) ‘Use of Marijuana: Effect on Brain Health: A Scientific Statement From the American Heart Association’. Stroke, 53 (4): e176-e187.
  5. Batalla A, Bos J, Postma A, et al. (2021) ‘The Impact of Cannabidiol on Human Brain Function: A Systematic Review’. Frontiers in Pharmacology, 11: 618184.
  6. Zimmerman B, Hubbard JB. ‘Clonus’. (08 AUG 2022) In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
  7. Heller JL, Zieve D, et al. (28 MAR 2020) ‘Serotonin syndrome’. Medline Plus.
  8. Jaffe SL. (2021) ‘Case Reports on the Failure of Smoking Marijuana to Prevent Relapse to Use of Opiates in Adolescents/Young Adults With Opiate Use Disorder’. Emerging Trends in Drugs, Addictions, and Health, 1, 100011.
  9. Safe Opioid Use’. (28 AUG 2018) Medline Plus.
  10. Yu B, Chen X, Chen X, et al. (2020) ‘Marijuana legalization and historical trends in marijuana use among US residents aged 12–25: results from the 1979–2016 National Survey on drug use and health’. BMC Public Health, 20, 156.
  11. Melchior M, Nakamura A, Bolze C, et al. (2019) ‘Does liberalisation of cannabis policy influence levels of use in adolescents and young adults? A systematic review and meta-analysis’. BMJ Open, 9: e025880.
  12. Anderson DM, Rees DI, Sabia JJ, et al. (2021) ‘Association of Marijuana Legalization With Marijuana Use Among US High School Students, 1993-2019’. JAMA Network Open, 4 (9): e2124638.
  13. Montgomery BW, Roberts MH, Margerison CE, et al. (2022) ‘Estimating the effects of legalizing recreational cannabis on newly incident cannabis use’. PLOS ONE, 17 (7): e0271720.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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鑑識故事系列:致命的止痛貼片──吩坦尼
胡中行_96
・2022/11/21 ・1902字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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半夜準備就寢,23 歲的荷蘭男子在上身黏了止痛貼片,同時又使用其他藥物。隔天,身高 184 公分,體重 80 公斤重的他,躺在法醫面前。疑似已在早上 6 點,死於藥物中毒。[1]

未拆封的 Fentanyl 貼片。圖/Nils Wommelsdorf on Flickr(CC BY 2.0)

藥物的劑量

由命案現場遺留的包裝和白粉推測,男子可能使用的藥物為:巨量的吩坦尼(fentanyl)貼片與口頰錠,以及劑量不詳的古柯鹼(cocaine)。這些非法取得的管制藥物,或許是從網路上訂購的。男子活著的時候,生理健全;但有過自殺的念頭,並曾因此就醫。這也解釋了為何警方在他的家裡,找到醫師開的鎮靜劑。[1]

自殺防治熱線:0800-788995
生命線協談專線:1995
張老師基金會諮商專線:1980

死後藥物再分佈

既然已經得知男子有機會接觸的藥物種類,下一步便要檢驗它們是否存在於體內,並達到足以致命的濃度。人死後,身體裡藥物的濃度會改變,稱作死後藥物再分佈(postmortem drug redistribution)。比方說,原本附著於某個臟器的藥物被釋出,於是在血液中的濃度就提高了。相反的,有些組織中的藥物濃度,則會因為屍體腐化而下降。[2]這種變化會隨著時間加劇,所以檢驗屍體內的藥物濃度時,必須注意當下距離死亡時間,已經過了多久。此外,為了保障結果精確,可以考慮從多個器官或組織取得樣本。[1]

位於大腿的股靜脈(femoral vein),不易受到死後藥物再分佈的影響,是幫屍體抽血的首選。然而,男子的血液樣本無法由股靜脈取得,只好改從鎖骨下的血管。後者的藥物濃度,大約會是股靜脈的 1.3 倍。這種在業界沒那麼受歡迎的位置,使得男子驗血的數據,不方便與同類案件比較。不過,鑑識團隊終究還是逐項分析,推論出致命的關鍵。[1]

檢驗結果

他們從男子的尿液裡,驗出吩坦尼,還有古柯鹼及其代謝物;而血液中則有 57.9 µg/L 的吩坦尼、古柯鹼與其代謝物,以及濃度不具效力的鎮定劑、麻醉劑、普拿疼和酒精等物質。在自殺案中,古柯鹼常被拿來與其他藥物搭配使用;但是此處它和吩坦尼的濃度相比,傷害較低。[1]

黏在皮膚上的吩坦尼貼片。圖/DanielTahar on Wikimedia Commons(CC BY-SA 4.0)

吩坦尼──貼片vs.藥

整體來說,鑑識團隊認為,吩坦尼貼片是造成男子死亡的罪魁禍首。在以往的案件經驗裡,無論抽血位置,吩坦尼濃度高於 50 µg/L,幾乎就是必死無疑,而且大量的貼片會加快達標。至於吩坦尼口頰錠,若照原本的設計含在臉頰內側,效果最好。只是一次塞太多,技術上似乎有難度。就是真的做到了,一般吸收率也只有 50%。[1]

如何安全使用吩坦尼貼片?

吩坦尼在臺灣屬於第二級管制藥品,[3]是一種高強度的鴉片類止痛劑,能舒緩嚴重的疼痛。其貼片防水,淋浴和游泳都不是問題。[4]不過,千萬不能貼著接近熱源,例如:享受桑拿浴,否則加快藥物吸收,會產生致命的風險。[3, 5]

由於吩坦尼貼片的藥效可以撐 72 小時左右,[4]筆者在臨床上曾遇過老人家忘記撕下來,或是黏到床單上而不自知。假使身上那片仍殘留藥效,再貼上新的,便很容易過量。而摺疊且黏在床單上時,每回皮膚接觸到部份內面,或多或少都會吸收藥物。因此,貼片表面最好用油性筆,寫黏上去的時間,免得不清楚是否到期。每次換藥,都要記得除去舊的,並在紀錄表上登錄使用情形。用過的貼片,請將黏著面向內對折,[6]與用剩未拆封的,連同表格一起繳回藥局。[3]如果是為別人撕換,建議戴上手套,以免自己也沾染到吩坦尼。若平常會幫家中的病患洗澡,亦可藉機檢查貼片是否還在。最重要的是,要遵照醫師囑咐的劑量和頻率使用。這樣才能達到所須的藥效,又不至於危害健康。

  

參考資料

  1. Peeters LEJ, Vleut IT, Tan GE, et al. (2022) ‘Case report on postmortem fentanyl measurement after overdose with more than 67 fentanyl patches’. Forensic Toxicology, 40, 199–203.
  2. Mantinieks D, Gerostamoulos D, Glowacki L, et al. (2021) ‘Postmortem Drug Redistribution: A Compilation of Postmortem/Antemortem Drug Concentration Ratios’. Journal of Analytical Toxicology, 45 (4): 368–377.
  3. 吩坦尼止痛藥,正確用才安全」(22 NOV 2017)衛生福利部
  4. Fentanyl Transdermal Patch’. (15 JAN 2021) MedlinePlus
  5. Kriikku P, Ojanperä I, Lunetta P. (2020) ‘Death in Sauna Associated With a Transdermal Fentanyl Patch’. American Journal of Forensic Medicine and Pathology, 41(4):313-314.
  6. Accidental Exposures to Fentanyl Patches Continue to Be Deadly to Children’. (21 JUL 2021) U.S. Food & Drug Administration.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。