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超長工時值夜班,補休後的身體機能會恢復嗎?從本土醫師輪班資料談起

活躍星系核_96
・2020/04/11 ・2143字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 545 ・八年級

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值夜班的超長工時,對生理機能會有什麼影響?補休之後能夠恢復嗎?

人類面對壓力的生理學研究中,工時超長的住院醫師是控制條件最好的研究觀察模型。因為住院醫師有相近的年齡、教育程度、生活環境,而且工作的性質也非常相近,可以客觀量化比較壓力的影響。

除了一般的正常時間上下班,一般醫院的醫師還有輪值夜班的要求。醫師在值班當天必須從早上 8 點開始工作,整晚值班工作後,到隔天的下午 5 點才下班,過往的連續工時大約是 33 小時。直到近年衛福部制定住院醫師工時指引,規定住院醫師最多只能連續工作 28 小時。也就是值班當天上午 8 點上班,整晚值班到隔天中午 12 點過後就可以下班。這個限制連續工時,第二天下午補休的政策被簡稱作 PM off

想必值班完的醫生們一定很想好好倒頭大睡。圖/GIPHY

用數字說話:改成 28 小時還是過勞嗎?

今年林煜軒醫師團隊最新發表的論文1,使用心率變異性做為生理監測指標,檢視 18 位兒科受訓住院醫師,在值班前後共四天的交感與副交感神經指標的變化,其中大部分是畢業後一般醫學的訓練醫師 (PGY)。

研究中的醫師每個月值六到九班,但嚴格遵守連續工時不超過 28 小時的規定。

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結果顯示代表「嗜睡程度」的副交感神經功能指標 (HF),在值班後仍持續上升到值班後 2 天。而代表「體力」或「戰鬥力」的交感神經指標 (LF/HF) 則在值班的晚上微幅上升後,開始下降。

即使值班後補休,交感神經指標到了值班後第二天,仍然持續顯著降低。

醫師在值班連續工作的夜晚、值班後接連兩天的交感神經指標 (LF/HF) 變化,也呈現了經典的壓力三階段反應──警戒、堅持、衰竭。

代表「嗜睡程度」的副交感神經功能指標 (HF),在值班後仍持續上升到值班後 2 天。圖/GIPHY

經典的壓力三階段反應
匈牙利生理學家漢斯·薛利 (Hans Selye) 曾提出面對壓力時,生理機能的反應會分成三個階段:當面臨壓力的初期,交感神經與警覺性會升高進入「警戒期」(alarm);如果壓力源仍持續存在,則我們仍然會維持這些生理機能,這個階段則稱為「堅持期」(resistance);當堅持到臨界點之後,則會走向「衰竭期」(exhaustion)。

這個壓力反應理論雖然非常清楚而經典,但數十年來卻幾乎沒有人類的壓力研究,顯示這三個階段各自精確的時間點;也少有量化的生理指標,客觀呈現在這三個時期的消長。

在本研究中,住院醫師在值班前後四天的交感神經變化,不僅有 HRV 客觀的監測指標,還能定量壓力並追蹤指標的變化;由此呈現人類面臨工作壓力時,交感神經的三階段警戒、堅持、衰竭反應。

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住院醫師在值班前後四天,交感神經指標 (LF/HF) 的變化。
以值班的前一天白天工作時段做為基準值,在值班前交感神經指標會微幅上升,即第一階段的「警戒期」;值班當晚交感神經指標升到頂點,並在值班隔天上午開始下降,但交感神經指標仍在基準值附近,也就是第二階段的「堅持期」;PM off 與補休後的值班隔天,交感神經指標持續顯著下降,顯示雖然符合 28 小時的連續工時限制與補休,醫師的生理機能仍然會走向「衰竭期」。

由生理學觀點,連續 28小時值班仍然過長

在台灣第一份實習醫師的值班研究中2,研究對象為每個月的平均工時較長,而且值夜班後隔天仍然要工作到下午,連續工時 33.5 小時的實習醫師。該研究顯示,在值班夜晚時,醫師的交感神經功能就顯著下降,也就是「衰竭期」的最後階段。

而本研究限制連續工時 28 小時的住院醫師,在值班夜晚時,交感神經功能則仍處於「堅持期」,而直到值班後才開始下降進入「衰竭期」。

從工時規範的角度來說,PM off 的補休政策,可能延緩醫師生理機能的衰退。但是住院醫師即使在 PM off 之後,值班後第二天的工作中,交感神經仍繼續顯著降低,走向「衰竭期」的階段,也就是連續 28 小時的工作,從生理學的觀點依然太長了

由於台灣目前對醫事人力的需求依然非常龐大,要讓住院醫師能夠少於 28 的連續工時,實務上仍無法達成;因此也無法執行更短連續工時、需要多少補休時間才能恢復生理機能的研究。然而,從幾年前醫師的值班時 33.5 小時的連續工時,到今日 28 小時的連續工時,我們的醫療勞動政策,已逐漸地往能夠保障醫師身心健康的方向前進。

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本研究的林煜軒醫師從 2007 年擔任實習醫師時,就開始以同學、學弟妹為研究對象收集相關資料,至今在國際期刊發表十篇本土實證研究。特別是用生理訊號分析「心率變異性」(Heart Rate Variability, HRV) 的研究,量化自律神經功能在值班前後的改變,探討值班、工時的規範政策對醫師的身心影響。

參考資料

  1. Chien JW (錢建文), Chen CY (陳宗延), Lin SH(林聖軒), Lin SW(林詩紋), Lin YH(林煜軒). Cardiac Autonomic Modulation during on-Call Duty under Working Hours Restriction. Int J Environ Res Public Health. 2020 Feb 10;17(3).
  2. Lin YH (林煜軒), Kuo TB (郭博昭), Ho YC (何彥澄), Lin SH (林聖軒), Liu CY (劉嘉逸), Yang CC (楊靜修). Physiological and psychological impacts on male medical interns during on-call duty. Stress. 2012 Jan;15(1):21-30.

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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不想上班!週休三日有可能嗎?有沒有更好的做法?——專訪中研院經研所陳明郎研究員
研之有物│中央研究院_96
・2023/10/04 ・5021字 ・閱讀時間約 10 分鐘

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本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文|王舜薇
  • 責任編輯|田偲妤
  • 美術設計|蔡宛潔

休假是越多越好?

2023 年有網友在公民政策網路參與平台提案:「讓臺灣成為亞洲第一個『週休三日』的國家」,獲得 5 千多人高票附議通過,雖然最終遭到政府否決,卻引發人們對現行勞動政策的檢討。中央研究院「研之有物」專訪院內經濟研究所陳明郎研究員,分享過去的「週休二日」實施前後研究,比較分析縮短工時對勞動生產力的影響。此外,陳明郎認為,比起縮短工時,勞工更該爭取的是「薪資合理化」,這也是改善勞動問題的關鍵!

臺灣有可能成為亞洲第一個週休三日的國家嗎?圖|iStock

2023 年 3 月 7 日,有網友在公民政策網路參與平台提案「週休三日」,最終獲得 5,736 人附議支持、通過提案。提案人認為,增加休假日可減少員工離職率、提升工作效率,並增加陪伴家人的時間、提升生活品質,擺脫上班族的「Blue Monday」夢魘。

網友的提案訴求以「增進生活幸福感」為出發點,但這項公民提案在行政院召集相關部會、民間團體討論後,在同年 6 月 26 日遭到否決。

行政院表示,目前尚未有其他國家的公、私部門全面實施週休三日,缺乏相關經驗或統計分析數據可參考、判斷對政府運作效能的實際影響。此外,週休三日攸關人民生活作息、工商運作、運輸調度、金融結匯、股市交易及學生受教權益等問題,影響層面廣泛,配套措施未臻完備前,不宜貿然實施。

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對此,中央研究院經濟研究所陳明郎研究員直言不意外,因為從過往經驗來看,臺灣的勞動政策不可能走太前面,他認為:

比起縮短工時,勞工更該爭取的是「薪資合理化」,這也是改善勞動問題的關鍵!

中研院經濟研究所陳明郎研究員。圖|研之有物

休假大夢再等等!台灣的週休演變史

為何臺灣的勞動政策不可能走太前面?陳明郎舉臺灣實施週休二日的歷程為例,當初是受到外部因素與國際趨勢影響才逐步落實。

1998 年,公務機關與學校先行實施隔週休二日,而部分在臺外商則率先比照母國實施週休二日,再慢慢擴散到本地同業,最後其他私營企業也漸進式跟進,帶動民間單位共同縮減工時。

2001 年起,政府單位全面實施週休二日,勞動基準法也修改工時上限為雙週 84 小時。2016 年起,勞動基準法再修法為「一例一休」,每週工時上限縮減為 40 小時。

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雖然臺灣的勞動法規呈現工時逐步縮短的趨勢,但陳明郎認為,在週休三日的倡議上,除非具指標性或競爭性的國家開始實施,臺灣才有可能跟進。綜觀全球,除了英國、冰島、日本等國曾實驗性試辦,尚未有任何國家正式將週休三日入法,代表勞工朋友想多休假的夢想還要再等等。

另一個現實因素是,臺灣在全球產業鏈中的位置讓我們成為「勞動政策後進國」。臺灣自 1960 年代經濟起飛以來便以製造業立國,接單代工是主要生產方式,因產品本身的附加價值不高,需要維持大量產能才能增加利潤,這也意味著勞動力的需求相當大。

因此,即便近年受到新冠疫情衝擊,臺灣勞工的工作時數仍居高不下。根據勞動部的受僱員工年總工時統計,自 2016 年實施一例一休以來,臺灣的年總工時持續微幅下降,但與他國相比仍偏高。

勞動部 2021 年參考經濟合作暨發展組織(OECD)的統計資料顯示,臺灣 2021 年總工時排名全球第 4,僅次於新加坡、墨西哥、哥斯大黎加。與鄰近國家相比,南韓的年總工時為 1915 小時,排名全球第 7;日本則為 1607 小時,名次遠在 20 名外。

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自 2016 年實施一例一休以來,臺灣的年總工時持續微幅下降,但與他國相比仍偏高。圖|研之有物 資料來源|勞動部

解決低薪問題才是當務之急

臺灣的長工時又扣連到另外一個週休三日在短期內難以實現的原因:全球缺工。近年來,製造業、服務業等勞力密集產業,都面臨人力短缺的問題,遑論配合週休三日調度人力。

造成缺工的原因,除了人口高齡化、少子化、非典型就業盛行等因素之外,「薪資太低」也是關鍵之一!

全球性的發展暨人力資源顧問機構 ECA International 於 2022 年底公布的「薪資趨勢調查報告」顯示,臺灣的名目薪資調薪幅度僅 3.7%,低於亞太地區的平均漲幅 5%。

整體調薪幅度少之外,若從個別產業來看(2021 年統計),近年缺工嚴重的住宿及餐飲業,年薪中位數只有 36.8 萬元;營建工程業則為 46.6 萬元,皆低於全體勞工年薪平均中位數 50.6 萬元,而就業人數較多的製造業也僅有 51.9 萬元。

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薪水偏低、加上新興平台經濟與創業趨勢興起,年輕基層勞動力傾向進入多元與彈性的就業模式,不願屈就薪資較低的勞力密集產業,逐漸形成缺工現象。

陳明郎表示:「臺灣現在勞動政策的重點,不在休假不夠,而是薪資太低。如果週休三日真的通過,資方可能會調降薪水以因應提高的人力成本,這絕對不是民眾想要的後果!

疫情解封後,一般民眾明顯感受到通貨膨脹導致物價接連調漲,但每月的薪水卻沒有跟著漲。陳明郎認為,與其談週休三日,勞動政策的倡議重點應該訴求「薪資合理化」:

政府與主計單位應該提供企業指引,根據通貨膨脹與經濟成長率計算相應指數,透過調整薪資抵銷通貨膨脹、反應經濟成長,讓員工共享經濟成長果實。

缺工怎麼解決?適度開放移工!

至於缺工問題,適度引進外籍移工是值得持續研擬的解方。陳明郎曾探討 1992 年臺灣開放引進移工後,對於本國勞工的影響。研究顯示,引進移工會產生「互補」作用,補上臺灣所缺乏的基層勞動力,基本上未發生本國人所擔憂的因競爭所產生的「替代」問題。

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明顯的對照組是日本,日本在 90 年代浮現人口高齡化現象,因沒有即時引進移工,導致製造業逐漸空洞化。隨著高齡化問題日趨嚴重,日本也不得不於近期修改移民法,開放移工進入農業、醫療等特定領域工作。

陳明郎認為,相對於本國勞工,移工在沒有人脈背景可依賴的情況下,工作動機與生產力通常較強。引進移工可以減緩缺工問題,不過前提仍是「適度引入」,確保本勞的工作權益。

目前缺工問題的解方已反映到政策上。2022 年 4 月 30 日起,勞動部已正式實施「移工留才久用方案」,適用製造業、屠宰業、營造業、農業及長照等已聘有移工的產業,只要符合在臺工作 6 年、技術純熟、薪資在一定標準以上等條件,經申請後再工作 5 年,就可銜接永久居留制度,試圖解決藍領技術人力的缺口問題。

研究顯示,引進移工會產生「互補」作用,補上臺灣所缺乏的基層勞動力,基本上未發生本國人所擔憂的因競爭所產生的「替代」問題。圖|iStock

如何有效調整工時?

陳明郎主要的研究領域為稅制改革,曾針對廢除兩稅合一、改革所得稅等政策提供專業意見。此外,他也跟現任職於師大企業管理學系的妻子徐美教授,合作研究勞動經濟學相關議題,分析 2001 年週休二日實施前後,製造業各類型產業的勞動生產力變動情形,可作為工時調整政策的參考資料。

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勞動生產力是指「實質國內生產毛額指數除以受僱人數指數」,為勞工在一定時間內創造出的勞動成果,可理解為「每工時的產出」。

不同於既有研究主要使用「OLS 迴歸模型」(OLS 全稱 ordinary least squares 普通最小平方法)分析勞動生產力概況,陳明郎與徐美的研究增加使用「分量迴歸模型」(Quantile regression models)進一步比較製造業中不同產業在週休二日實施後的勞動生產力變化。

「OLS 迴歸模型」僅能呈現外生變數變動對勞動力影響的平均值,得出「縮短工時會降低勞動生產力」的概括性結論,卻忽略了影響勞動生產力的各項因子、難以凸顯細節。「分量迴歸模型」則能呈現整體生產力分配上各分量的反應,分析週休二日實施前後的影響,提供政策制定者更細部的參考資料。

該研究蒐集 1987 至 2006 年間,行政院主計總處、勞工委員會歷年出版的薪資、國民所得、生產力、物價統計等資料,以正常工時、加班工時、時間趨勢、高低技術工僱用人數比例等不同變數,建立分量迴歸模型,描述產業勞動生產力分配中不同的分量位置上,受到週休二日政策外生變數變動的影響。

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研究指出,週休二日政策實施後,整體製造業的相對勞動生產力提升,但不顯著。在工時因休假日增加而明顯減少後,製造業的勞動生產力僅在政策初期有短暫衰退現象,隨即反彈回升

週休二日實施後,三級產業的勞動生產力指數皆呈現先降後升的態勢,尤以製造業反彈幅度最大。製造業的勞動生產力指數由 2000 年的 103.08 下降至 2001 年的 100,2002 年的勞動生產力指數上升至 109.3,其增加變動率為 9.3%。工作時數縮減僅造成製造業勞動生產力短暫衰退。圖|研之有物 資料來源|徐美、陳明郎,2010:530

再詳細分析製造業各產業類別的受影響程度可知,縮短工時造成的變動效果有明顯不同。資訊電子業的勞動生產力,於週休二日實施前後沒有顯著改變;化學工業受到部分影響;民生工業和金屬機械業則受到顯著的負面影響。其中,食品、紡織、非金屬製品等民生工業的勞動生產力降幅,又比金屬機械業更大。

本圖凸顯製造業各產業類別的差異性,也反映 OLS 和分量迴歸估計的不同結果。從分量迴歸係數估計值(綠線)的變動幅度,可判別縮短工時對生產力變動的影響。值得注意的是,民生工業和金屬機械業受到顯著的負面影響。圖|研之有物 資料來源|徐美、陳明郎,2010:552

研究也顯示不同變數在產業之間的細部差異。例如增加高、低技術工的僱用比例,會顯著增加資訊電子業、金屬機械業的勞動生產力,卻對民生工業有顯著的負面影響。可能原因是,對以低教育或非技術工為主的民生工業來說,增加高技術工的相對僱用量並無太大助益,反而會增加人力成本、降低勞動生產力。

OLS 迴歸係數估計值(橘線)顯示,資訊電子業和金屬機械業的高、低技術工比例提升,有顯著正面影響。但化學工業和民生工業的影響效果則顯著為負。另由分量迴歸係數估計值(綠線)可知,增加高、低技術工比例,有助持續提升資訊電子業和化學工業的勞動生產力。圖|研之有物 資料來源|徐美、陳明郎,2010:553

在討論週休三日的各方意見中,不少人質疑增加休假日會導致整體勞動生產力下降,而陳明郎與徐美的研究則提醒我們關注不同產業的狀況:

細部分析製造業分項勞動生產力變動後,突顯出各項變數與產業特性之間存在複雜的互動關係,並非簡化概括就能判斷,這對日後工時相關政策的研擬具參考價值。

週休三日提案如同一面放大鏡,讓我們看到臺灣長期存在的工時、薪資與勞動力困境,也看出勞動政策環環相扣的特性。

週休三日是否可行?尚需綜合考慮國家經濟、勞工權益和產業需求等複雜因素,陳明郎也期待,專業研究能更有效地回應公共討論,協助找到平衡各方利益的解決方案。

陳明郎期待,專業研究能更有效地回應公共討論,協助找到平衡各方利益的解決方案。圖|研之有物
研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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科學實證「心情不佳真的會造成消化、皮膚發炎、心血管健康問題」,但為什麼?
PanSci_96
・2023/05/28 ・3156字 ・閱讀時間約 6 分鐘

你一定聽過安慰劑效應,但到底為什麼會有呢?這個謎團難倒了好幾個世代的科學家,超過百年依舊未解,直到最近,終於揭開了一部分謎底。

生醫圈非常振奮,認為一旦破解祕密,就能知道壓力為什麼會讓人生病!更棒的是,還有機會打造出嶄新療法,治療困擾無數人的疾病和癌症!?難道可以靠「轉念」來治病嗎?

安慰劑效應,指的是患者即使吃到或注射的不是真正的藥,對於外來病原體或體內病變的抵抗力竟然也會變好,讓身體好轉。有很長一段時間,科學家對這個現象背後的原理一無所知。

有兩個問題和解開安慰劑效應之謎有直接關係,乍聽之下都是非常不起眼的問題,可是只要多想兩三秒鐘,就會發現居然回答不出來。

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小感冒、腸躁症、安慰劑,藏著同一個答案

你一定有過這樣的經驗:感冒以後沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上,為什麼會這樣?不就是因為病原體攻進身體裡才造成我們「覺得」不舒服嗎?但是再仔細想想,細菌或病毒根本沒有直接攻擊到腦部,那為什麼會冒出這些討厭的感覺?

再來,不少人一緊張就容易拉肚子,或是肚子痛、脹氣,也有人相反,一緊張就便祕,這些都是大腸激躁症(irritable bowel syndrome),簡稱腸躁症的常見症狀。但是,為什麼發生在大腦裡面的情緒會直接刺激遠在腹腔裡的腸子呢?

針對第一個問題,2022 年 6 月《Nature》一項研究發現,只要刺激腦部下視丘的特定區域,即使體內沒有病菌,小鼠也會發燒和食慾不振。換句話說,感染會引發免疫細胞攻擊病原體,導致體內發炎,腦部不必碰觸到病原體,只要透過血液等途徑感知到發炎的刺激,就會出現不舒服症狀。

感冒時沒食慾、提不起勁、只想攤平在沙發上。圖/Envato Elements

至於第二個,發表在 2021 年 11 月《Cell》期刊的研究指出,小鼠如果腸道曾經發炎,刺激腦島皮質(insular cortex)就可以使發炎狀態重現;也就是說,大腦會保有免疫系統活動的記憶,以後只要活化同一群神經細胞,就能在腸道重啟一樣的免疫反應。

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2023 年 2 月底《Nature》一篇評論文章說,科學家懷疑這種神經機制是身體為了抵抗可能發生的威脅,事先做好準備,但也會聰明反被聰明誤,在沒有原始觸發因素的時候自行啟動,例如壓力使腸躁症的症狀惡化,說不定就屬於這類情況。

這些發現透露了什麼線索呢?

病得輕重、多快復原,是腦在掌控

安慰劑效應和前面這兩個問題都指向一個方向,三個現象裡不斷出沒的——免疫系統。

科學家發現,目前所有的證據都指出,大腦和遍佈全身的神經,實際上是用一種還不太清楚的方式和免疫系統綁在一起。

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也可以換一種說法:喜怒哀樂的情緒及正負面心態究竟是如何和身體連結,已經發現至少有一條路徑是透過神經系統和免疫細胞的緊密互動。

2022 年 5 月底,《Nature》刊登一篇報告,介紹了美國哈佛大學醫學院的研究團隊利用「光遺傳學」和其他技術,畫出小鼠腦部和全身的白血球如何「互動」的地圖,這讓我們有機會進一步揣測人體裡發生的事。

所謂的光遺傳學,可以簡單想像成把設計好的蛋白質基因植入想要觀察的神經元細胞裡,這種蛋白質一旦照到特定波長的光就會啟動,刺激神經細胞跟著活化,這樣就可以非常精細地一次只操作單一種神經細胞,畫出解析度相當高的大腦圖譜。

身心透過神經系統和免疫細胞緊密互動。圖/Envato Elements

團隊很驚訝地發現,腦部透過兩種方式指揮免疫系統,一種是大腦控制身體動作的運動迴路(motor circuits)發出訊號刺激骨骼肌,釋出能吸引嗜中性白血球這種免疫細胞的細胞因子,誘導原本在骨髓裡的嗜中性白血球快速移動到感染或受傷的部位。另一個則是腦部的下視丘腦室旁核(paraventricular hypothalamus)會分泌特定的化學分子,命令腎上腺分泌激素,快速引導單核球和淋巴球從淋巴結、脾臟、血管等位置移動到骨髓。

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無獨有偶,2022 年 4 月底,德國和其他歐洲科學家組成的跨國團隊也在《Nature》上發表研究結果,直接表明動脈發生粥狀硬化的過程可能部分受腦部控制;也就是說,他們發現了神經、免疫和血液循環這三個系統是怎麼樣融合在一起的。

動脈粥狀硬化是血液裡的膽固醇堆積在血管內側,形成斑塊,在局部區域會有慢性發炎,血管也會愈來愈窄。斑塊一旦剝落就變成血栓,是造成中風、心絞痛和心肌梗塞的關鍵因素,目前還沒有醫療技術可以逆轉病人的動脈硬化。

研究團隊發現,小鼠動脈血管壁外層的神經纖維會傳訊號到腦部,也會接收腦部發來的訊號,免疫細胞會大量聚集在神經末梢周圍,人體也有類似的現象。他們以小鼠做試驗,用化學方法或手術切斷神經聯繫,免疫細胞迅速就地解散,血管斑塊的堆積速度也跟著減慢。

懂得向大腦求助

大腦能指揮身體抵抗病痛,這合理的解釋了你我大概都有過的切身之痛,那就是當滿腦子塞滿消極的情緒如壓力、焦慮的時候,特別容易生病,例如感冒、腸胃炎、皮膚癢等等。

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更有趣的是,反過來說,如果創造出積極的情緒,對於抵禦疾病是不是也有用呢?答案可能也是肯定的。

積極的情緒有利於對抗疾病。圖/Envato Elements

過去就有報告指出,加入支持團體和接受一些心理療法的乳癌患者,可以延長存活時間,在其他幾種癌症像是肺癌、惡性黑色素瘤、胃腸道癌症研究上也有提出類似的現象。

因此,現在世界各地有多個研究團隊正在鑽研如何善用「身」和「心」的力量,結合起來一起治好病痛。

例如癌症腫瘤會以釋放神經訊號、分泌化學物質等方式,造成患者的新陳代謝機制和睡眠大亂,美國紐約冷泉港實驗室的團隊發現刺激罹癌小鼠下視丘的特定區塊,可以把代謝和睡眠週期「喬」回來,有助於幫助癌症病人的復原過程變舒服。

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而以色列理工學院團隊則把焦點放在位於中腦的腹側被蓋區(Ventral Tegmental Area, VTA)。VTA 是腦部的獎勵中心,含有分泌多巴胺的細胞,和期望、動機、喜好等情緒有關,也就是讓我們會感到快樂、振奮而去做出實際行動的腦部區域。該團隊發現,刺激 VTA 可以驅動免疫系統,使小鼠肺部和皮膚的腫瘤縮小,他們現在要把成果從小鼠用到人身上。

也有一個團隊是從迷走神經(vagus nerve)下手。迷走神經是副交感神經系統的主要成員,從腦一路向下走過心、肺、胃,一直延伸到大腸,已知和調節免疫反應有關。有一家新創企業 SetPoint Medical 運用他們的技術,研發一種大小像膠囊的神經刺激裝置,植入脖子的迷走神經旁邊,可以無線充電、還可以用 iPad 的程式調整刺激強度,目標是治療類風濕性關節炎、克隆氏症(Crohn’s disease)等自體免疫疾病。

「身心一體」除了個人感受,也有生理學上的意義。圖/Envato Elements

「身心一體」,用比較感性的話來說就是:心靈受苦,身體也受苦。原來,這件事不只是主觀的個人感受,其實它有生理學上的道理。

或許,更重要的是,讓明明覺得不舒服卻一直檢查不出病因的人知道,自己的感受並非無病呻吟,也不是想逃避壓力或做錯事情,而是一體的身心真的在發出警報,或許這就是最大的安慰了。

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