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閉上眼、轉個圈,我還能相信自己的方向感嗎?——《走路的科學》

八旗文化_96
・2020/03/03 ・2029字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 498 ・六年級

  • 作者/謝恩・歐馬洛(Shane O’mara);譯者/謝雯伃

我們是如何走到任何地方的?

常識告訴我們,這是走路搭配視覺功能以及動作功能的結果;不過,這忽略了一個明顯事實,那就是盲人(包括天生眼盲者)以及視障人士也能朝向特定目的與方向行走;他們可以在看不見空間的情況下,於複雜的三維空間中確定方向。他們可以在複雜環境中找到自己的路,也能找到路回到起點。至於那些視力沒問題的人,矇起眼睛也能做到這些事。

不靠視覺,我們還能到處走透透嗎?

在我上班的路上,我常遇見視障人士(通常拿著拐杖)在都柏林市中心搭公車或火車。我總是對他們心懷敬畏。視障者是如何在幾乎沒有或完全沒有視力且最少科技輔助下,完成複雜的旅程?

不是所有視障者都有可魯,那些使用最少科技輔具的視障者如何完成複雜旅程呢?圖/IMDb

人行道與馬路交接處低一階的地面、修整過的行走地面,以及過馬路時燈號發出的提醒聲音,都是有用的環境信號。但我們還是需要對視力正常者以及視障者都進行精細實驗,才能完整知道這種不仰賴視覺的找路方式是怎麼發生的。

這些實驗涉及讓視力正常者矇上眼睛,走一條複雜的路徑,然後要求他返回起點;或是對他有更多要求,要他沿著特定路徑回到起點。

有時還會加入讓實驗變得更複雜的元素,包括來自四面八方的聲音、腳下地面的改變、擾亂前庭系統的身體旋轉等等。其中,最後一個可能最關鍵,因為失去前庭系統提供的穩定感以及方向感,對於我們簡單的尋找起點任務來說有著毀滅性的影響。我們會被我們對空間的感覺欺騙,這本質上又會影響我們的視覺。

我們通常認為視力正常者行走時,會是左看看、右看看,確認方向再往前走。圖/GIPHY

事實上,對大腦來說,視覺只是我們理解空間的其中一種感官罷了——雖是重要的一種,但也只是其中一種。

我們知道這點,是因為不管我們對於環境熟不熟悉,也都能在黑暗中找到路。這種空間感(稱為「認知地圖」)是一種「沉默感官」:絕大部分是在我們沒察覺的情況下建構的,我們只會在它不管用時才意識到它。

視覺不必然是你選擇方向時的依據

數十年來,為數不少的重要研究針對一出生就眼盲以及後天眼盲病人的空間感(認知地圖)進行研究。這些研究將他們在行走任務上的表現,與同齡矇眼正常視力控制組的表現做比較。

他們使用路徑積分任務來檢驗,是否視力在動作為基礎的正常空間能力上為必要條件;參與者被要求沿著特定路徑或軌道行走,接著要走原路回到起點,或是找一條最短路徑回去。

我是誰,我在哪裡?這是蒙眼示意圖,實驗應該沒有這麼懸疑~圖/GIPHY

如果我們相信視覺在發展正常空間能力上是必要條件,那麼我們可能會預測視力正常者會比那些出生後才在某個時間點失去視力的人(中途失明者)表現的更好。而中途失明者也應該比那些先天失明者表現的更好。

這三組人每一組的視覺世界經驗都不同,從視力正常組的完全經驗、後天失明組的部分以及歷史性經驗,到先天失明組的一點經驗也沒有。

在一項特別具啟發性的研究中,這三組人分別進行了一系列實驗,參與者被要求生產、重製或估算僅包含單次轉身的最短行走路徑。在更複雜的實驗中,參與者行走在多段路徑上,接著必須沿原路返回、找出回到起點的捷徑,或是以其他物件的位置做為參照地標,指出某個地點的所在地。

令人震驚的結果是,學習在擴展的三維空間中行走以及確定方向,並不需要正常的視力。

整體而言,三組成員在簡單任務中的表現大致相等,無論是矇眼正常視力組、後天失明組或先天失明組,所有參與者都能以相似程度走完被要求的簡短路徑、重新順原路走一次或是預測路徑。

至於更複雜的任務,所有組別也都表現得差不多。先天失明者可能表現最差,但是值得注意的是,視障者以及正常視力者的表現卻有一致性。

要建立可用的認知地圖,必須要對空間世界擁有豐富的經驗。圖/GIPHY

實驗也闡明了另一點,那就是要建立可用的認知地圖,必須要對空間世界擁有豐富的經驗。

視覺可能主導了我們對空間的感覺,但實際上我們的空間感是建立在我們於這世界行走的經驗,很大程度上獨立於我們與這世界互動的任何一種特定感官。

我們的空間感有點像我們的視覺、聽覺或動作感,但與其他感官相比,它更抽象也較不直接,因為它基本上建構在其他感官提供的輸入上。它提供了我們在這世界上移動的各種可能性地圖,讓你即刻知道當你前進時「你需要什麼以及要前往哪裡」。

——本文摘自《走路的科學》,2019 年 9 月,八旗文化

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選擇延焦段人工水晶體,同時矯正散光與白內障
careonline_96
・2022/11/15 ・1967字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「醫師,我看東西越來越模糊。」老太太抱怨說,「尤其是晚上開車,對向車燈照過來的時候,眩光會很厲害,現在都不太敢開車。」

做完檢查後,醫師說,「你的白內障已經熟了,建議要安排開刀處理喔。」

「開完刀後,晚上有辦法開車嗎?會不會眩光?」老太太問,「我的鄰居當時是換多焦點人工水晶體,他說晚上開車很容易眩光。」

「現在的人工水晶體有很多種,我們可以根據用眼需求、是否有散光,來挑選合適的人工水晶體。」醫師仔細說明。

隨著年紀增長,我們眼睛的水晶體會漸漸老化、混濁,影響光線進入。高雄同喬眼科診所李永誠醫師指出,透過手術移除老化水晶體,並放入人工水晶體,才能夠讓患者恢復視力。

有經驗的醫療團隊能夠精準、有效率地執行手術。李永誠醫師說,那位老太太選擇使用延焦段散光人工水晶體,同時矯正白內障與散光。術後,患者的視力獲得明顯的改善,平時不太需要戴眼鏡就能駕車、旅遊,讓她相當開心。

在白內障手術前,醫師會仔細檢查視力,並了解患者的用眼需求、生活習慣、是否有散光、是否在夜間開車等,幫助挑選合適的人工水晶體。李永誠醫師說,如果人工水晶體不符合患者的需求,在手術一個月內,還有機會重新置換,若超過一個月,就比較難處理。所以在手術前,務必充分溝通,謹慎挑選人工水晶體。

延長視覺景深提升日常方便性

傳統單焦點人工水晶體只能提供遠距離清晰視力,中近距離需要戴眼鏡輔助。李永誠醫師說,延焦段人工水晶體可以提供遠距離清晰視力,並延長視覺景深,改善中距離視力,對於日常生活較為方便。

在居家生活中,其實大部分是中距離的視力需求,例如開車看儀表板、看導航,或是切菜、煮飯、打電腦、打麻將等,延焦段人工水晶體可以滿足多數人的用眼需求。

針對有夜間用眼需求、或是對於光學干擾比較敏感的人,延焦段人工水晶體也可以降低光學干擾,較不會有眩光或光暈的問題。李永誠醫師說,多焦點人工水晶體較會有光學干擾的問題,所以在夜間開車時,路燈或對向車燈會呈現一圈一圈的影像,可能影響行車安全。

同時矯正散光與白內障,提升生活品質

近視、散光是成年人常見的屈光問題,都會導致視力模糊。李永誠醫師說,現在的白內障手術等於是屈光矯正白內障手術,能夠在矯正白內障時,把患者原本的散光、近視、遠視、老花等問題,透過人工水晶體置換,一併改善。

「白內障患者之中,大概有 30%,甚至多達 50% 的患者具有散光度數,」李永誠醫師說,「如果矯正白內障,卻沒有矯正散光,術後的視力、視覺品質都沒有辦法達到理想的狀態。一般都會建議同時處理白內障和散光,才能在術後獲得較佳的視力,也可以減少手術後還需要配戴眼鏡的需求,提升生活品質與方便性。」

延焦段散光人工水晶體,可以同時解決白內障和散光的問題,李永誠醫師說,透過散光矯正科技,確保達到穩定的散光矯正效果,中距離視力能夠貼近日常生活需求,提供給患者日間方便、夜間安全的視覺品質。

貼心小提醒

隨著年紀增長,大部分的人都會漸漸出現白內障,李永誠醫師說,平時應避免長期暴露在強光、紫外線下,從事戶外活動時,請記得戴帽子、太陽眼鏡。日常生活中要避免用眼過度,不要長時間使用 3C 用品,不要在燈光不足的情況下滑手機、長時間追劇。

飲食方面建議多攝取蔬菜、水果,盡量避免抽菸、喝酒。李永誠醫師叮嚀,糖尿病患者,請記得定期到眼科檢查眼睛。

白內障可能會導致視力模糊、昏黃,如果白內障已經影響到視力,干擾到日常生活,就要跟眼科醫師討論是否需要進行白內障手術,利用合適的人工水晶體,讓生活能夠方便又安全。

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藍光傷害可能導致視力永久受損!若有異常症狀,請提高警覺
careonline_96
・2022/08/25 ・1798字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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  • 文/高雄長庚紀念醫院眼科教授暨近視防治中心主任、教育部國教署學童視力保健計畫主持人吳佩昌醫師

一、近距離長時間使用 3C 產品對眼睛的傷害

近幾年來常見大家手機不離身,眼睛長時間盯著 3C 產品螢幕。所謂的「3C 產品」指的是「電腦」(Computer)、「通訊」(Communication),以及「消費性電子產品」(Consumer Electronics),包括:電腦、手機、平板電腦等。

長時間接觸 3C 產品有逐漸年輕化及普遍化的趨勢,這樣的現象讓我們對國人視力健康感到擔憂,3C 產品所帶來的健康危害,是不容忽視的課題。過度近距離長時間使用 3C 產品,眼睛不自覺用力,易導致眼軸拉長及近視度數快速加深,嚴重時會導致黃斑部傷害,增加視網膜剝離及失明的風險。

除了近視風險增加以外,我們也應了解 3C 螢幕中的藍光對眼睛有什麼不良影響,以及有什麼方法可以保護眼睛與降低 3C 產品引起的危害。

二、什麼是藍光?藍光過多對眼睛會造成什麼影響?

藍光在我們生活中無所不在,像是在電視、電腦、手機、日光燈中,無形中對我們造成影響。可見光分為紅、橙、黃、綠、藍、靛和紫光;而不可見光有紫外線、紅外線等,波長大於 700 奈米的稱為紅外線,波長小於 400 奈米的則稱為紫外線。

紫外線通常可被角膜及水晶體阻擋,對視網膜的影響較少。波長介於 400 到 500 奈米的藍光,是可見光中波長短、能量強的光。藍光會通過角膜,經水晶體而到達視網膜;藍光的能量被水晶體及視網膜吸收後,經由氧化產生自由基。

若過度累積,造成細胞受損,進而導致白內障及黃斑部的傷害,視野可能會出現物體扭曲、變形或是對顏色感受異常。若未好好避免藍光傷害或及時治療,最終可能導致視力的永久受損。

三、該如何保護眼睛,降低 3C 產品引起的危害?

近年來眼科病人數量持續攀升,且有年輕化的趨勢,在日常生活中預防及保護眼睛相當重要。

  • 一定要適度休息,使用 3C 產品或閱讀 30 分鐘,就要休息 10 分鐘,可設定鬧鐘或 APP 提醒休息時間。
  • 研究指出每週戶外活動 11 小時,一年平均可減少 55% 近視機率。戶外活動不僅可以減少眼睛肌肉緊張,也可增加視網膜多巴胺分泌量,進而抑制眼軸拉長,降低視網膜剝離機率。
  • 使用 3C 產品時,螢幕亮度應調至最低可視亮度,或使用夜間模式、低藍光模式,並拉遠觀看距離,以減少藍光傷害。
  • 不要在黑暗中使用 3C 產品。當人處在黑暗中,瞳孔會放大,有害藍光會直接傷害黃斑部,造成病變。
  • 使用能過濾藍光及紫外線的螢幕保護貼,或挑選有檢驗認證標章的抗藍光眼鏡。
  • 挑選LED燈時,建議選擇色溫在 4000K 以下的 LED 燈,以降低環境中有害光進入眼睛。
  • 當眼前出現大量黑影、視力突然變得模糊,或視野周邊有閃爍不停的閃光,請盡速就醫。

用阿姆茲勒方格圖(Amsler Grid)自我檢測:將檢測表格放在眼前 30 公分,盯著黑點看,先遮住一眼測試,再換眼測試。如果看到直線條,且每個地方都沒有缺損,則表示正常。若線條為波浪形、曲線,或線條缺損,可能是黃斑部病變的徵兆,請儘速就醫。

護眼小秘訣:請問您單眼看方格有扭曲、變形或黑影的情況嗎?

指導單位:教育部
執行單位:國立臺灣師範大學、照護線上
諮詢專家:高雄長庚紀念醫院 眼科教授暨近視防治中心主任、教育部國教署學童視力保健計畫主持人吳佩昌醫師
諮詢單位:衛生福利部、衛生福利部國民健康署、中華民國眼科醫學會

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運動聽音樂,讓你越動越活躍!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・2255字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你有過邊聽音樂邊跑步的經驗嗎?讓我們先來看一段動畫,再開始今天的主題!動畫裡的主角阿辰有個熱愛跑步的阿公,他想要挑戰路跑,於是向阿辰下戰帖,想看誰可以先跑完四圈操場。沒想到,原本落後的阿辰,戴上耳機後,竟然逆轉局勢,贏得了比賽。這究竟是什麼魔法?為什麼音樂能讓阿辰瞬間變成飛毛腿呢?

「音樂關鍵字(Unlocking Music)」EP2:奔跑吧!阿公(Go, Grandpa, Go!)。影/YouTube

日常生活中的音樂與運動

2014 年,美國音樂潮牌 Sol Republic 調查 1,000 位民眾使用耳機的習慣,有 62% 的民眾表示「一整天沒有聽音樂,比一整天沒有社交活動」更糟,另外也有 40% 的民眾表示,如果沒有搭配音樂,他們想要運動、鍛鍊身體的欲望就會大幅降低。

在臺灣,如果你曾經踏進健身房或運動中心,想必聽過從喇叭傳出來的快節奏音樂,或是看過不少人戴著耳機跑步、舉重、騎飛輪。如果你在學校或熱鬧的商圈看過街舞表演,通常也都是選用節奏明快的流行歌。可是,為什麼音樂和運動有關呢?一邊運動,一邊聽音樂,真的對我們有幫助嗎?如果有,背後的科學原理又是什麼?

聲音如何穿越耳朵、抵達大腦?

想知道為什麼音樂和運動有關,就得先瞭解聲音如何穿越耳朵、抵達大腦。

從生理構造來看,我們的耳朵可分為三部分:外耳、中耳和內耳。外耳負責將接收到的聲波傳入中耳。中耳有「耳膜」和「聽小骨」,能夠增強聲波,將聲波轉換成內耳能夠解讀的訊號。內耳有「耳蝸」和「前庭系統」,分別掌管聽覺和平衡感。這兩個結構會在末端合體,成為「前庭耳蝸神經」,也就是 12 對腦神經中的第 8 對,可以將聲音訊號直接送進大腦。

聽小骨(綠色)、耳蝸(粉紅色)與前庭耳蝸神經(藍色)。圖/iStock

擅長平衡、喜歡打節拍的前庭系統

說到平衡感,那就和運動有關了!前庭系統的功能就是穩定身體,讓我們走路時不易跌倒、運動時能保持平衡,眼睛追蹤移動物體時,也不至於暈頭轉向。這些都要歸功於前庭系統裡頭的「半規管」和「耳石」,前者感知旋轉,後者感知重力與加速度。

如果我們一邊跑步一邊聽音樂,讓節奏規律的低頻重拍經由前庭系統刺激大腦,就能讓大腦誤以為是雙腳落地的低頻聲響。如此一來,大腦就會透過前庭系統發送訊號給肌肉,幫助腳步保持規律。換句話說,如果音樂節奏與步伐速度相近,跑起來就能更輕鬆;反之,如果換成節奏較慢的音樂,前庭系統就會讓我們不自覺放慢腳步,導致運動效果不佳。

研究顯示,聽音樂運動「效果十分顯著」

早在 1911 年,美國統計學家艾爾斯(Leonard Ayres)就發現,如果賽道旁有樂隊演奏,自行車選手踩踏板的速度也會隨之加快。[1] 2012 年,英國雪菲爾哈倫大學(Sheffield Hallam University)的研究進一步證明,相較於踩踏速度沒有和音樂節拍同步的選手來說,同步選手的耗氧量減少 7%,意思就是比較不容易疲累或缺氧。由此可見,音樂就像身體的節拍器,可以穩住運動節奏,減少體力耗損。[2]

2017 年,印度幾所大學的醫學院教授共同研究音樂對青少年運動表現的影響。這些教授找來 50 位年齡介於 19 到 25 歲的學生,讓他們連續 10 個早晨在跑步機上運動,速度不限,累了就可以停下來。研究數據顯示,在沒有播放任何音樂時,男性的平均運動時間約為 26 分鐘,女性則是 18 分鐘;相較之下,當他們聆聽各自喜歡的音樂時,男性的平均運動時間可以達到 42 分鐘,女性則是 31 分鐘,前後有非常明顯的落差。[3]

音樂能夠顯著延長青少年的慢跑時間。圖/IJPPP

2020 年,美國桑福德大學(Samford University)的研究也顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。雖然臥推速度幾乎沒有差異,如圖(a),可是臥推次數明顯增加。根據圖(b)的數據,如果聆聽不喜歡的音樂(NON-PREF),平均只能推 11.1 下,經過兩分鐘休息後,只能再推 8.0 下;但如果聆聽喜歡的音樂(PREF),平均可以推 13.5 下,經過兩分鐘休息後,也可以再推 9.4 下,可見聽音樂運動的效果確實非常顯著。[4] 

研究顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。圖/JFMK

註解

參考資料

  1. Sound Over Pounds: Survey Finds Two Out Of Three People Cut Their Workout Short Or Ditch It Completely Without Headphones
  2. 認識耳朵 – 歡迎光臨林口長庚耳鼻喉部
  3. Let’s Get Physical: The Psychology of Effective Workout Music
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