在網路世代電子閱讀才是王道？你有考慮過大腦的感受嗎？

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《數位學習時代來臨了嗎？》
• 作者／郭雅欣｜科技大觀園特約編輯

受到新冠肺炎疫情影響，世界上許多國家開始採取「遠距教學」，越來越多學生坐在自家電腦前上課。雖然我們是在疫情的壓力下，有點「趕鴨子上架」似的不得不改變了教育方式，但也讓教育跳脫了框架，變得更加多元化。「數位學習」的風潮在這樣的氛圍中，逐漸嶄露出優勢，在電腦、網路、人工智慧不斷發展的現代，新冠肺炎對人類帶來的「危機」，會不會正好是推動數位學習普及化的「轉機」呢？  

為了回答這個問題，我們請教數位學習專家——中央大學網路學習科技研究所講座教授陳德懷。他參與了臺灣的數位學習發展歷程，也對教育發展有深入的觀察及見解。

讓人工智慧成為孩子的學習夥伴！

陳德懷從 80 年代就開始思考人工智慧與教育能不能結合。那是個網路、電腦都還非常不普及的年代，還在就讀博士班的陳德懷，就開始思考自己研究的主題——機器學習，能否應用在教育上。

「那個時候其中最直觀的想法就是虛擬家教，讓電腦扮演家教來教個別學生」陳德懷回顧著說。然而，他更進一步萌發了一個想法：「既然學生在學習，電腦也在機器學習，那麼是否電腦可以扮演學生的同學，也就是學習同伴的角色呢？」陳德懷認為：「我們自己當學生時，很多學習心得都是和同學討論時獲得的，不一定來自老師。」於是他用人工智慧同時模擬虛擬家教、虛擬同伴，使用者可以和同伴互相討論，或是進行競爭遊戲，如此一來學生在學習時，不會只單方面接受虛擬家教的教導，而是有更全方位的思考角度。 

「不過，」陳德懷指出：「虛擬學習同伴畢竟還是不如真正的同學來得真實。」後來陳德懷進入中央大學任教，隨著電腦的普及、網路科技的逐漸進步，虛擬同伴的概念也進一步延伸成網路學習系統，同學們可以利用電腦之間的連結，在網路上共同學習。 

將虛擬教育城市和電子書包作為學習輔助 

到了 2000 年，陳德懷更進一步提出了「虛擬教育城市」的概念，「因為有了網路，應該全世界的學生都可以當彼此的同學。」他建立了一個網路學習系統「亞卓市」，就像一個教育資源平台，每個學校、班級、甚至個人，都可以在亞卓市成立網站，放上教學資源，或是開啟課程。

此時電腦越來越普及，價格越來越親民，於是陳德懷提出「電子書包」的概念，簡單說就是讓學生人手一台電腦，做為上課的輔助工具。這樣的想法也促使後來許多電腦廠商陸續推出低價電腦產品，企圖打入教育市場。

陳德懷的數位學習研究歷程，也反映著電腦與網路的發展。如今，網路與電腦已經幾乎成為人類生活的必需品，陳德懷的研究重點，也從數位學習轉為思考教育的核心本質。 

培養「學習」的興趣，讓孩子勇於接受挑戰

他提出「興趣驅動創造者學習理論」，認為學習的過程最重要的，是把「學習」看為一種「興趣」來培養，例如，閱讀、寫作、數學等都可以視為興趣來培養，而「學習」過程視為一種有趣的「創造」過程，在過程中獲得成就感，然後日復一日重複這個過程，養成「習慣」。陳德懷說：「這樣一來，學生就成了『終身興趣驅動創造者』。」 

「興趣一開始萌發，就像小 baby 一樣，要仔細小心保護。」陳德懷以數學為例指出：「其實很多小孩可能一開始都對數學有興趣、很好奇，但幾次表現不好被質疑、受到挫折、失去信心，學習動力消失，不要說興趣了，甚至懼怕數學，希望以後不要再碰到數學，這現象在臺灣很普遍。」在陳德懷近年的研究計畫中，結合課程地圖與學習歷程檔案的優勢，設計了一款悅趣化數位數學學習平台，名叫「數學島」，讓國小學童利用與電腦之間的互動與即時回饋，自我學習，並且可以控制自己的學習進度，沒有來自老師或同儕的壓力。陳德懷說：「過程中我不問他們學得如何，只問他們還有沒有興趣。」結果，在興趣驅使下，有些學童僅僅二年級，卻已經能理解五年級的數學了。

興趣如果能順利持續下去，就可能發展到「自我追求」的階段，不但不害怕挫折，還會願意接受挑戰，也才能在有興趣的領域上更精進、發光發熱。陳德懷表示：「我們看到的每一個傑出的天才，都是走到了這一步，才被看見。」

在數位學習的浪潮下，老師該扮演什麼角色？ 

網路及電腦的普及，雖然對數位學習與教育帶來極大助力，但陳德懷也談及他的憂心：「在網路的世界，我們太透明了，隱私受到很大威脅。」另一方面，陳德懷也認為不論網路再怎麼發達，都無法取代實體學校的角色。在新冠肺炎疫情影響下，數位學習等透過網路學習的方式都會加速發展，但陳德懷特別強調：「學校有無可取代的地位，尤其對中小學生，因為他們需要透過人與人之間的互動來社會化，以及導師的引導，這是網路上的互動所無法取代的。」 

至於高等教育的部分，陳德懷認為大學的知識教育有可能會轉為數位學習為主，他舉例：「想像今天傳奇物理學家，也是諾貝爾獎得主費曼（Richard P. Feynman）在普林斯頓大學開了一堂物理課，他那麼會教書，只要將他的課放上網路，最後學生一定都直接透過網路上課。」不過，大學更重要的是「創造知識」，在大學裡，創造知識的人是大學教授，學生想要習得創造知識的能力，「唯一方法就是去當教授的研究生，跟在身邊學習實驗與做研究的方法。」這是大學校園更重要的存在價值。
陳德懷認為，基於這些理由，實體教育場所不會消失，但老師、教授的工作內容會改變，傳授知識不再是他們最重要的工作，「重要的反而是創新知識，以及成為學生的人生導師。」