0

1
0

文字

分享

0
1
0

在醫生的刀下突然醒來?透過腦波,精準掌握麻醉的劑量——《麻醉之後》

臉譜出版_96
・2020/09/30 ・2062字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 530 ・七年級

  • 作者/凱特.科爾-亞當斯 (Kate Cole-Adams) ;譯者/ 呂奕欣

讓病人睡著是一回事,知道病人睡得多深又是另一回事。

要麻醉到什麼程度才夠?

早期的衡量方式是依據醫師能看見的跡象而定。一八四七年,約翰.斯諾 (John Snow,1813~1858,英國內科醫師,是麻醉學與公衛領域的先驅) 醫師提出乙醚麻醉的五個觀察等級,首先是欣喜 (exhilaration,也就是多話期) ,之後漸漸移向第五期(雖然最好永遠不要達到),也就是呼吸變慢、停止,進入死亡。

以手術而言,通常第三期已經足夠。

「這時自主動作會停止,在吸進麻醉氣體時,眼睛固定往上凝視,這時病人就能避免心靈受創的風險。」

醫師會依據病人的狀況判定麻醉觀察等級。圖/Pixabay

隨著新的藥物與氣體出現,監測法也在經年累月中改善。久而久之,複雜精密的儀器出現,可衡量體內的狀態,例如心率、血氧值,如此醫師能更能掌握病人的狀況。

時至今日,這五個連續期依然是許多麻醉醫師用來瞭解麻醉術的重要參考,也仍然是瞭解病人麻醉深度的實際指引。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這些指引有時稱為麻醉階段 (plane) 。事實上,這是依照可觀察到的身體跡象而定:病人聽到自己的名字時是否有回應,捏的時候會不會醒,醫師碰觸睫毛時會不會受到驚嚇。

五個連續期是麻醉醫師了解麻醉深度的重要指引。圖/Pexels

麻醉醫師面對「病人突然清醒」的威脅

在麻醉的早期發展階段,主要目標是確保醫師不會對病人施打過高的劑量。到了二十世紀中期,由於藥物與給藥方式的進步,焦點已經轉變。雖然仍有死亡風險,但已大幅降低,而麻醉醫師面臨的挑戰變成要確保病人確實失去意識

第一次和肌肉鬆弛劑有關的術中醒覺正式案例,是在一九五〇年發生。十年後,一項研究指出,術中醒覺的機率為百分之一點二,令人提高警覺。當然許多案例並沒有通報。

術中醒覺成為麻醉醫師的新課題。圖/giphy

因此,研究人員仍在尋求測量(無)意識的方法。在六〇年代中期,一位現在很知名的麻醉醫師發展出一種技術,測量病患肺部的麻醉氣體濃度,至今依然有許多人奉為圭臬。

到了八〇年代,依據身體自主神經系統(無意識且自動的)壓力跡象的量表出現了,能評估血壓、心率,及手術過程中病人臉頰偶見汗水與眼淚滑落,醫師稱之催淚作用。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

但到那時,英國醫師維權聯合會 (Medical Defence Union) 不時聽到病人抱怨,他們在手術過程中是醒著,有時候還會疼痛。

當醫生正要摘下你的右眼時,你突然醒來

一九九八年一月,美國音樂家卡羅.維爾 (Carol Weihrer) 為了眼部手術而進行麻醉,而醫師正要摘除出現病變的右眼時,她醒了過來。維爾可怕的案例轟動一時,她提到自己對於所發生的事多麼驚慌,以及她在動手術之前與手術期間企圖向醫師溝通,卻徒勞無功,這些都有明確紀錄。

維爾估計,她在兩個小時四十分鐘的手術時間都醒著。她感覺到眼球從眼窩被挖出來,以及剪斷視神經纖維。

「再也沒有比那幾秒更黑暗的經驗,」她在二〇〇四年的一場會議中說道。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

維爾在一九九九年開始推動「預防麻醉醒覺運動」(Anaesthesia Awareness Campaign),提高醫界對這問題的重視,也保護每年數以萬計,甚至數十萬在術中醒覺的病患。

現在,麻醉研究者開始探尋大腦本身,尋找可能的指引。

從「腦波」可以看見病人的麻醉狀況?

十九世紀後半,科學家已注意到兔子、狗與猴子腦部有節奏的電活動。接下來一個世紀,人類腦電圖開始發展。

監測腦波,成為麻醉醫師判斷病患的狀況的依據。圖/Pixabay

腦電圖是將電極片貼在頭皮上,記錄裡頭的活動,有點像把耳朵貼在牆壁上的一片玻璃來竊聽。這資訊並不完整,因為竊聽到的是最接近頭顱的電子訊號,但已足以分辨通稱為「腦波」的不同波段。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

腦波會轉譯成彎彎曲曲的變化,包括醒來時尖起的波段,及沉睡或無意識時低而緩慢的起伏。邁爾斯就是利用腦電雙頻指數電極片,測量這些電壓波動。這些儀器的測量基礎在於,雖然醫師不清楚麻醉藥劑如何運作,但他們確實知道麻醉藥劑會改變腦電活動

——本文摘自《麻醉之後:揭開醫學中最奧妙難解、無人能清醒述說的感官與認知祕密》, 2020 年 8 月,臉譜出版

文章難易度
臉譜出版_96
85 篇文章 ・ 255 位粉絲
臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

1

0
2

文字

分享

1
0
2
科學鑑定並非絕對正確?垃圾科學可能造成冤案?——《法庭上的偽科學》
商周出版_96
・2024/01/03 ・2686字 ・閱讀時間約 5 分鐘

科羅拉多州丹佛市的科羅拉多州會議中心
第六十一屆美國鑑識科學學會科學年會

司法科學可能失誤?垃圾科學害無辜的人被判有罪?

二○○九年二月十九日,美國國家科學院投下了長達三百頁的震撼彈。全世界的頭條新聞都是宣告絕對正確的鑑識神話破滅。這份後來被稱為《 NAS 報告》的《提升美國司法科學:前進之路》(Strengthening Forensic Science in the United States: A Path Forward),讓聚集在丹佛參加美國鑑識科學學會年會的鑑識社群都深受打擊。自從一九六○年代中期的山姆.謝潑德審判以來,無論是法庭或流行文化都一直認為司法科學是萬無一失的。

即使出現了錯誤定罪,也沒有削弱這個被廣泛認同的信念。二○○九年美國鑑識科學學會的「科學會議」議程就反映出對這件事不存在絲毫懷疑。在該年的五百三十六篇發表文章中,只有一篇是討論錯誤定罪,發表人是一名加拿大的辯護律師,而該科學的可靠性則完全沒有成為關注議題。1

圖/unsplash

《 NAS 報告》在一夜之間讓會議議程顯得無關緊要,彷彿是上個世代的產物。垃圾科學害得無辜的人被判有罪,這不能再怪是因為「一粒老鼠屎壞了一鍋粥」。美國國家科學院解釋因 DNA 的平反揭露了「一個令人不安的冤案數量,有些還是死刑案件,並暴露了美國常用的一些鑑定方法的嚴重侷限性」。

即使是在最高法院作成對道伯案的意見之後,糟糕的科學依然在司法制度中占據主導地位。《 NAS 報告》回顧了上個世紀如史詩般的侵權責任之爭,它導致了道伯案這個具有里程碑意義的判決。儘管彼得.胡伯的《伽利略的復仇》一書講述像「中了頭獎」的人身傷害訴訟,讓「現在已眾所周知的『垃圾科學』變得普及,並批評司法制度接受不可靠的專家證詞來支持侵權主張」,但《 NAS 報告》提到的「垃圾科學辯論」幾乎「完全忽略刑事訴訟」。2

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

鑑識體制對於《 NAS 報告》反應如何?

鑑識體制中大部分是善意而不習慣接受批評的公務員,對司法科學界來說,美國國家科學院的批評是對個人的一種極大侮辱。大部分從業人員都是跟隨廣受尊敬的導師學習這一行,但現在幾乎所有鑑識行業公認的智慧都遭到駁斥:「訓練應該從學徒式的實務傳承轉向大學等級的教育,並且要根據科學上的有效原則。」該報告總結道:「我們需要的是一個新的、強大而且獨立的單位,要切斷與過去的連結,且它要有權威和資源實施新的作法,解決委員會發現、在本報告討論到的許多問題。」

圖/unsplash

美國鑑識科學學會的議場傳出了鑑識專家們抗議的悲鳴。《鑑識科學期刊》發表過大量經同儕審查的文獻,在過去六十年間,在美國鑑識科學學會的科學會議上也發表了上萬篇經評審的演講和「學術研討會」。全國法院都宣布法醫從業人員是「專家證人」。

現在來了一些統計學家,就想要說我們沒有科學? 我們不知道自己在做什麼? 問問那些教授,他們最後一次從屍體上採下帶血的指紋是什麼時候!

前 FBI 實驗室分析人員馬克斯.胡克回憶道:「每個人都快氣瘋了。」3

醫學領域也發生過類似經歷?為什麼醫學界發生改變,鑑識學界卻難以動搖?

很少人能斷然放棄長期以來的信念,無論反面的事實多麼令人信服。這就是人性,司法科學也絕對不是第一個抗拒新事實的科學領域。一九八○年代中期的醫學就是這樣,歷經了漫長而緩慢的轉變過程,才從「根據大師怎麼說」(依照該領域的領導者傳下來的智慧),轉向實證的治療方法(依據精心設計的研究做出醫學決定)。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

以「萬物的隱藏面」為主題的公共廣播節目《 Freakonomics 》做了一個〈劣藥〉(Bad Medicine)的四集報導,其中便呈現出司法科學社群對《 NAS 報告》的反應,也顯示出它和醫學界對「考科藍協作組織」(Cochrane Collaboration)的反應有著令人驚異的相似之處——考科藍組織所做的事便是對幾世紀以來的醫學文獻進行前所未見的系統性檢視。

圖/unsplash

這份一千五百頁、分成兩冊的報告於八○年代末在該領域造成轟動。如同廣播主持人史蒂芬.都伯納(Stephen Dubner)表示:「考科藍協作組織是第一個將既有醫學問題加以真正系統化、彙編和評估其最佳證據的組織。你會認為這應該得到普世的讚揚,但是就和任何行業中根深柢固的智慧(即使是很不智的智慧)一旦受到挑戰一樣,醫學界並沒有為此感到振奮。」4

考科藍協作組織的共同創辦人伊恩.查爾默斯(Iain Chalmers)爵士描述,當一群局外人告訴醫生應該如何治療病人時得到了什麼反應:「我必須說,醫學界其實對此有很大的敵意。我記得有一次,我同事要出席英國醫學會在當地的一場會議,英國醫學會基本上是叫他去說明實證醫學(evidence-based medicine)是什麼,以及這群統計學家和其他又不是醫生的人,到底跑來這個他們不該亂搞的領域胡鬧什麼。他開車出發前問我:『我應該告訴他們什麼呢?』我說:『如果是病人抱怨實證醫學的目的,我們應該認真對待這些批評。在那之前,就當這主要是既得利益者在尋找出路。』」

實證醫學成為規範作法的主要原因之一,是患者(客戶)提出了要求,最終會迫使醫學界默默地站在數據這一邊,而不是繼續服從該領域的大師。然而垃圾科學在美國刑事司法體系中的主要客戶是檢察官,他們大部分都對現狀感到滿意。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

——本文摘自《法庭上的偽科學》,2023 年 12 月,出版,未經同意請勿轉載。

註解

  1. 二○○九年美國鑑識科學學會的「科學會議」議程,瀏覽日期二○二一年七月五日,aafs.org/common/Uploaded%20files/Resources/Proceedings/2009_Proceedings.pdf。 ↩︎
  2. National Academy of Sciences, Committee on Identifying the Needs of the Forensic Sciences Community, “Strengthening Forensic Science in the United States: a Path Forward,” at 89 (2009) (NAS Report)(省略內文的引用和引述)。 ↩︎
  3. 對胡克的訪談。 ↩︎
  4. “Bad Medicine, Part I: the Story of 98.6,” Freakonomics Radio (Bad Medicine) , 瀏覽日期二○二一年七月五日,freakonomics.com/podcast/bad-medicine-part-1-storyrebroadcast/(節目文字紀錄)。 ↩︎
所有討論 1
商周出版_96
119 篇文章 ・ 360 位粉絲
閱讀商周,一手掌握趨勢,感受愜意生活!商周出版為專業的商業書籍出版公司,期望為社會推動基礎商業知識和教育。

0

7
3

文字

分享

0
7
3
人死前最後一刻會看到什麼?人生走馬燈真的存在嗎?
PanSci_96
・2023/08/21 ・5402字 ・閱讀時間約 11 分鐘

在瀕死之際我看到了過往人生宛如走馬燈快速重演,外加一束白光籠罩,為什麼那麼多人都有類似體驗?有可能用科學實驗解開這個謎嗎?

就在今年 5 月初,一項神經科學研究試著解開人在臨終前為什麼會看見人生走馬燈的祕密,研究團隊排除萬難找到受試者,並且蒐集到了第一手數據。

瀕死經驗既神祕又眾說紛紜,到底有沒有靈魂?有沒有天國和地獄?還是一切全是大腦自己捏造的幻覺?不論最終答案是什麼,都是對生命本質的大哉問。你好奇嗎?一起來看看科學家如何破解一輩子只有一次機會看見的奇異景象。

現在的神經科學觀點,怎樣看待瀕死經驗?

你怎麼看待瀕死經驗這個議題呢?是跟朋友之間閒聊的題材,帶著開玩笑的心態,還是根本認為是怪力亂神、反理性的瞎扯淡?有一群科學家可不這樣想,他們很認真地想找出答案。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

瀕死經驗指的是當事人因為休克、窒息、心臟病發作或遭受重大衝擊,例如爆炸或摔倒,在這些危及性命的情況下觸發的經驗。我們最常聽說的類型,包括重播一生回憶的人生走馬燈、穿過隧道到了另一個世界、漂浮在房間上方看著自己,還有遇到神明或過世的親人等等不可思議的景象。

什麼?你説有沒有看見偶像變成自己的媽媽這個類型?

看見偶像變成自己的媽媽可能是一種瀕死經驗嗎?圖/PanSci YouTube

讓我們先從神經生理學的角度來看瀕死經驗究竟是什麼。要回答這個疑問,得先問自己另一個問題,那就是為什麼睡覺的時候明明閉著眼睛,在夢裡卻能和平常一樣看到東西,而且是彩色的?

目前一個流行的觀點是,只要大腦受到電流或化學訊號刺激,就能讓我們「認為」自己看到、聽到、聞到東西,或是揮手、跑步,甚至和人說話。而且在這種情況下,大腦沒辦法分辨真假。做夢就是一個切身的實例,明明躺著沒動,夢到大吃美食就超開心,夢到數學考試還是緊張到不行。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這就是《攻殼機動隊》、《駭客任務》等電影的靈感來源,《咒術迴戰》的換腦哏其實也表達一樣的意思,認為大腦就等於傳統認知裡的靈魂,藏在影片和漫畫背後是一個叫做「桶中之腦(brain in the vat)」的概念。

桶中腦是美國哲學家普特南(Hilary Putnam)在 1981 年出版的書中提出的臆想試驗,他假設有個瘋狂科學家——也可能是外星人,切開我們的頭蓋骨,取出大腦,放進培養槽裡,然後用電極把這顆大腦和一台厲害的電腦連接在一起。電腦會按照演算結果送出完美模擬各種身心經驗的電刺激訊號,例如讓我們急急忙忙離開辦公室回家,這樣的話,我們能知道自己其實只是浮在桶子裡的一個大腦嗎?

桶中之腦(brain in the vat)示意圖。圖/PanSci YouTube

事實上,隨著神經科學進步,我們現在明白,每個人的大腦都裝在頭骨的空腔裡,泡在組織液裡面,根本沒有接觸外界,只靠著神經束來接收眼睛、耳朵、手腳送來的電流訊息,然後自行生成看到、聽到、摸到等種種感覺。這樣說起來,和裝在桶子裡的腦好像沒什麼差別。

說回瀕死經驗,過去幾千年的漫長歲月裡,在全球各地文化中,臨終的經歷幾乎無一例外都屬於宗教信仰範圍,現在科學家想驗證的重點則是,這種鮮明強烈的體驗,比如走進一條隧道,或是重播回憶的人生走馬燈,究竟是不是大腦解讀流竄的電訊號,製造出栩栩如生的影像和聲音,換句話說,瀕死體驗只是腦殼裡上演的一齣獨角戲,跟天堂地獄、神鬼都無關?還是像許多古老文化傳統認為的,意識可以不必依附大腦而存在,肉身只是一個過渡階段呢?

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

第一手觀察終於出爐,臨終期間大腦噴發異常腦波活動!

最好的辦法,是找人來做試驗,記錄死亡的整個歷程。但是這一類研究很難找到試驗對象,因此進展……可說是沒什麼進展。

過去的假說認為人的心跳停止以後,大腦活動也跟著衰減,就好像火焰漸漸熄滅一樣。雖然先前科學家在動物身上曾觀察到,心臟和呼吸驟停以後,大腦一種叫做 γ 波振盪(gamma oscillations)的神經活動突然升高,同時也偵測到好幾個腦區相繼迅速動起來,好像被點亮了一樣,可能顯示腦區之間正急速傳遞訊號。不過這些動物模式上的發現是不是能套用到人類身上,證據一直很單薄。

所謂的神經振盪(neural oscillation),另一個通俗的名字就是「腦波」,概略來說,指的是腦中特定的神經細胞群體以特別的節律同步放電,有 α 波、β 波、γ 波、θ 波等多種形式。目前的神經學觀點認為,γ 波在專注、警覺這一類精神狀態時會相對更加凸顯。

神經振盪(neural oscillation),另一個通俗的名字就是「腦波」指的是腦中特定的神經細胞群體以特別的節律同步放電,有 α 波、β 波、γ 波、θ 波等多種形式。圖/PanSci YouTube

2023 年 5 月,美國密西根大學醫學院團隊在《美國科學院期刊》(PNAS)發布一份研究報告,他們取得四位重症昏迷患者的家屬同意,在拔掉呼吸器之前,為患者戴上電極帽,偵測臨終期間的大腦活動。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

這四名患者中,有兩個人在拔掉呼吸器的幾秒鐘後,腦電圖突然湧現一陣劇烈的 γ 波振盪,一直持續到心跳終止。也就是心臟完全停止後,大腦並沒有馬上死亡,還持續活動了一段時間,尤其在顳葉、頂葉、枕葉交界處(Temporo-Parieto-Occipital junction),簡稱 TPO 的區域,偵測到明顯的訊號。TPO 和許多高層次的神經功能有密切關係,例如語言、視覺、辨識周圍空間,還有閱讀、書寫、辨認人臉等等。

顳葉、頂葉、枕葉交界處(Temporo-Parieto-Occipital junction)。圖/PanSci YouTube

另一方面,在這兩位患者的後腦皮質熱區(posterior cortical hot zone),也偵測到頻繁的神經活動。後腦皮質熱區和感官經驗有關,可以理解對人事物的顏色、氣味、觸感和動作等等資訊的資料庫。目前的神經學理論認為,我們做夢的時候,大腦會從這塊腦區提取訊息,構築成夢境的一部分。

巧合的是,兩位患者過去都有癲癇發作的病史,癲癇是腦部異常放電導致的一種疾病,研究者假定,這可能使患者大腦比較能「準備好」經歷異常的節律。

這項四人研究不是首例,2022 年《Frontiers in Aging Neuroscience》已經有一項開創性的研究,在一位 87 歲老人家的死亡前後同樣偵測到強烈 γ 波。不過,這次的發現純屬偶然,這位老人家因為跌倒撞傷頭,緊急送進醫院,醫護團隊正在進行腦電圖監測,傷者卻突然發生嚴重心律不整而猝逝,也使團隊有了史無前例的機會,紀錄下人類臨終期間的腦波變化。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

另外,先前的多個研究已經發現,健康的人在學習、專注回想記憶和做夢的時候,也會出現類似的 γ 波振盪模式,這就讓科學家把 γ 波模式和臨終時重播人生回憶的現象做了聯想。2022 年這份報告的作者之一,路易斯維爾大學神經外科醫師 Ajmal Zemmar 後來接受《Science》訪問時說,人腦 γ 波可能顯示不同腦區正在彼此合作,把對同一件事物的各種感知整合在一起,例如把一輛汽車的外觀、聲音和氣味聚合起來。在臨終的人身上也一樣觀察到 γ 波,暗示人生走馬燈背後存在著一套生理機制。

人腦 γ 波可能顯示不同腦區正在彼此合作,把對同一件事物的各種感知整合在一起。圖/giphy

密西根大學的科學家提出一個假設:人腦活動劇烈上升,可能是生存模式的一部分,一旦大腦缺氧就會啟動這種求生模式。先前的動物試驗發現,腦部在瀕死時會噴發異常腦波活動和分泌大量神經訊號分子,或許是試圖讓自己復甦的最後奮力一搏。

這項四人研究讓我們蒐集到臨終期間大腦活動的第一手證據,是一個相當大的進展。不過,臨終經歷的研究還留下非常關鍵的一塊空白,那就是受試者最後都逝世了,再也沒辦法告訴我們,出現異常腦波的人究竟看到了什麼,沒有表現異常腦波的人又體驗到了什麼,少了這一塊拼圖,我們對死亡的理解就還隔著一座奈何橋。幸運的是,有不少從鬼門關前折返的人願意說出自己的經歷,讓我們能夠繼續探索這一片神祕的領域。

瀕死經驗,讓你不必轉生也能看到異世界?

瀕死經驗對於許多當事人來說是一段非常深刻、無庸置疑的真實體驗,科學家記錄這些經歷,歸納出某些常見的模式,比如說:

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
  • 身體的疼痛消失了,變得很輕鬆
  • 走進一條隧道,隧道盡頭可能有明亮的光線
  • 一生的許多記憶像走馬燈快速閃過
  • 感受到強烈的幸福、滿足、難以言喻的寧靜
  • 脫離軀體,漂浮在自己上方,甚至飛進一個廣大無垠的空間
  • 見到親人,或是神明

有些人進到充滿亮光的另一個世界——不是轉生到異世界那種看到另一個世界,而是有個聲音或者是守門人跟他說你還不到來的時候,將他推出門口,四周光線一下子暗了下來,當事人覺得既失落又害怕,然後被拉回自己的身體。

瀕死經驗其中一個常見模式便是走進一條隧道,隧道盡頭可能有明亮的光線。圖/giphy

要強調一點,瀕死經驗不全然是正向的,也有人感受到劇烈的痛苦、恐懼、孤單和絕望。有人見到的不是神明而是惡魔,魔鬼跟他說:「現在你落在我手中了。」有研究者懷疑,因為當事人感到羞恥或社會氛圍更期盼幸福體驗,形成一種壓力,人們因此比較不願意分享痛苦體驗,數量可能嚴重被低估。

2017 年,維吉尼亞大學一個團隊調查 122 名有瀕死經驗的人,他們發現,比起現實生活的經歷及想像的事件,受試者對於這段經驗能描述得更加生動和講出更多細節。簡而言之,瀕死經驗對經歷過的人來說,比真實還要真實。

如此力量強大又帶有神祕感的切身體驗,以我們現有的知識體系,能完全合理地解釋嗎?這是一個站在科學、哲學和宗教交會點的大哉問。

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

現在的神經生理學框架可以解釋瀕死經驗嗎?兩派科學家大亂鬥

一派科學家認為可以解釋。《Trends in Cognitive Sciences》2011 年的一篇報告是典型的代表,光看標題就非常的立場鮮明:「瀕死經驗不存在任何超自然現象」(There is nothing paranormal about near-death experiences.),研究者強烈主張瀕死經驗全部都有神經生理學或心理學的基礎,這和我們一開始提到「桶中之腦」的概念是吻合的。

他們提出一些例子,比如說飛行員在高 G 力狀態下,因為頭部供血不足,導致眼睛視野的四邊變暗,留下中央一塊視野,像是看進隧道的感覺。腦部分泌的一些荷爾蒙,例如正腎上腺素(noradrenaline),也能引發積極情緒、幻覺和瀕死體驗的部分特徵。

覺得自己飄浮在身體上空的靈魂出竅體驗,他們認為也可以用特定腦區的電訊號活動來解釋。這牽涉到腦部的 REM 活動,REM 全名是快速動眼期(rapid eye movement),是睡眠的一個階段,在這個階段大腦像清醒時一樣活躍、眼球快速轉動,會製造出栩栩如生的夢境。由 REM 過渡到醒覺時,有些人可能看到或聽到不存在的東西,或覺得自己已經醒了但是沒辦法移動身體,也就是俗稱的鬼壓床。

科學家認為也可以用特定腦區的電訊號活動來解釋靈魂出竅的體驗。圖/giphy

聽起來好像每件事情都有解釋,對嗎?不過,現在我們對死亡的理解還有很多空缺,前述的這些理論停留在驗證階段,還有許多無法解釋或互相牴觸的部分。

例如,有科學家認為在瀕死期間,REM 活動實際上是被抑制的,不能就此認定是靈魂出竅體驗的根源。還有,眼球缺氧雖然可能導致隧道狀的視覺體驗,但是部分經歷瀕死經驗的人的血氧並沒有特別低,為什麼還會看到隧道狀景象?這就產生矛盾了。

再舉個例子,現階段科學家經常使用腦部神經疾病導致的幻覺來做為分析瀕死經驗的框架,但是神經疾病產生的幻覺以視覺佔大多數,而且通常伴隨著恐懼或困惑的情緒。然而,瀕死經驗的當事人不只清楚看到,還能摸到、聽到和聞到,甚至和遇見的「對象」發生互動,而且不少當事人的經驗是正向的。這個差異告訴我們,用疾病的機制來解釋可能是不夠或錯誤的。

最後的關鍵問題是,假如大腦是突然啟動生存模式,為了缺血、缺氧拼盡最後的餘力掙扎求生,那為什麼許多人感受到的反倒是喜悅和寧靜,而不是驚駭和恐慌?這仍然是一個謎團。

臨終經歷的論戰還在持續,正反意見激烈交鋒,不過,很少人能否認瀕死經驗是當事人真實生命的一部分,而且這種刻骨銘心的經歷和體悟可能扭轉對人生的態度,甚且改變整個後半生。

因此,保持虛心、坦承我們現階段只窺見「死亡」這件人生大事的一部分本質,繼續蒐集更多證據,對於探究生命的真相來說,或許是一種更為合適的心態。

歡迎訂閱 Pansci Youtube 頻道 獲取更多深入淺出的科學知識!

0

4
2

文字

分享

0
4
2
瀕死大腦的最後波紋——人生跑馬燈的科學證據?
YTC_96
・2023/08/09 ・2578字 ・閱讀時間約 5 分鐘

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

最後波紋。圖/imdb.com

JOJO 的奇妙冒險中,西撒.安德里歐.齊貝林臨死前的「最後波紋」代表著生者最後的思念與力量,是讓 JOJO 粉痛哭流涕的名場景。最後的波紋看似只是作者荒木飛呂彦大師的創作,沒想到神經科學家記錄了瀕死的人類大腦的活動,發現死亡的當下出現有節律的高頻波紋。這些波形和做夢、記憶回憶以及冥想期間發生的腦電圖相似,也彷彿說明最後的波紋是真的存在!

此外,據說人在彌留時能瞬間看到過往的種種回憶,就像人生跑馬燈般快速回顧一生。這些在生死間徘迴所產生的不可思議現象一直是科學家們感興趣的議題。究竟心臟停止後的瀕死狀態(near-death experience (NDE))和大腦活動與意識狀態的關係是什麼?大腦在瀕死狀態時發生了什麼?這是否又能解釋人生跑馬燈的現象呢?

神秘的瀕死經驗

根據瀕死經驗科學研究的奠基者,且有瀕死經驗科學研究之父之稱的布魯斯.葛瑞森醫師(Bruce Greyson),瀕死經驗是一個深刻的主觀心理經驗,通常發生在接近死亡的人身上,處於嚴重的身體,或情緒危險的情況下。這種體驗超越個人自我的感覺,是一種神聖或更高原則的結合。包括脫離身體、漂浮的感覺、完全的寧靜、安全、溫暖、絕對溶解的體驗和光的存在。又甚至可能經歷包括痛苦、空虛、毀滅和巨大空虛的感覺[1-3]

瀕死體驗中反復出現的常見元素是看到一條黑暗的隧道,經歷明亮的燈光,寧靜祥和的感覺。該圖為荷蘭畫家耶羅尼米斯·波希 (Hieronymus Bosch) 的Ascent of the Blessed。圖/wikimedia

即時記錄瀕死的人類大腦活動

過去認為心臟停止後大腦是低活動的狀態,直到約 15 年前左右(西元 2009 年),才記錄到死亡前電流激增(end-of-life electrical surges (ELES))的現象。 但這些紀錄僅來自回溯瀕死期間的測量值,並不是即時記錄臨終患者腦電圖[4]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----

大約 10 年前,密西根大學研究員吉莫波吉金(Jimo Borjigin)和其團隊進行老鼠實驗,發現在心臟停止後的前 30 秒,gamma 振盪與 alpha 和 theta 之間的相位耦合在大腦皮質與心臟,以及大腦前端和後端的連接性有增加的現象。這些神經振盪原本都只存在於清醒的生物上,但在瀕死狀態下,這些高頻神經生理活動卻超過了清醒狀態下的水平[5]。 這也說明了在動物在臨死前可能經歷了特殊的體驗。

第一次在人類大腦進行從瀕死到死亡過渡階段的連續腦電圖記錄,則在去年 2 月發表在「老化神經科學前沿」( Frontiers in Aging Neuroscience)。愛沙尼亞塔爾圖大學的勞爾維森特(Raul Vicente)博士及其同事使用連續腦電圖檢測一名 87 歲的患者癲癇並同時進行治療。雖然很遺憾,最後患者心臟病發作並去世了,但他們測量了死亡前後 900 秒的大腦活動,並調查心臟停止跳動前後 30 秒內發生的情況。結果發現,就在心臟停止的前後,出現了 gamma 振盪、theta 震盪、alpha 震盪以及 beta 神經震盪的變化。這結果就和之前的老鼠實驗相當類似[6]

在瀕死狀態下,這些高頻神經生理活動卻超過了清醒狀態下的水平。 這也說明了在動物在臨死前可能經歷了特殊的體驗。圖/ Pixabay

瀕死之際大腦活動激增能否解釋人生跑馬燈?

雖然以上的研究說明,人在死亡前大腦會產生類似清醒狀態時才有的腦波反應,但這些證據並不足以證明人生跑馬燈的存在。為了證實這個現象的可能性,之前提到進行老鼠實驗的吉莫波吉金(Jimo Borjigin)在人類使用相同的計算工具來分析腦電圖信號,並關注腦電圖功率的時間動態、低頻和高頻振盪之間的局部和遠程相位-振幅耦合,以及所有頻段的功能性和定向大腦皮質連接。簡單來說,就是想要知道瀕死時人類大腦和意識以及認知功能相關的腦區是否產生變化。

他們對四位已陷入昏迷的病人進行紀錄,在死亡前,兩名在前額和中央皮質區出現廣泛的 beta 和 gamma 波增加。這兩名病人隨後出現了顳葉中反復出現的大型 beta 和 gamma 波活動,並涉及到體感皮質(somatosensory cortex, SSC)。高頻 gamma 波的振幅與慢速 beta 波的相位之間的關聯是發生在背外側前額皮質(dorsolateral prefrontal cortex)和體感皮質之間。更值得注意的是,gamma 波激增的位置是在和意識緊密相關,由顳葉-頂葉-枕葉皮層組成的後皮質熱區(posterior cortical hot zone)[7]

-----廣告,請繼續往下閱讀-----
一名 24 歲昏迷婦女在移除呼吸器後的的腦電圖變化。
S1:該婦女有呼吸器維持生命,因心臟驟停引起缺氧損傷。
S2: 開始時移除呼吸機,此時出現高頻和高振幅活動。
患者的最後一次心跳發生在右側的 S11 末尾。圖/National Library of Medicine

受限於道德倫理以及醫學技術,科學家們無法直接驗證瀕死大腦產生的腦波狀態是否就是產生瀕死經驗。但至少能確定的是,哺乳動物的大腦可以在瀕死時產生與增強的意識處理相關的神經關聯。

結論

《論語‧先進篇》子曰:「未知生,焉知死?」雖然孔子曾說,活人的事情道理都還不明白,又怎能清楚死亡是怎麼一回事呢?但探討人在生死間徘徊的現象不僅僅是一個科學問題,更代表著意識研究、臨床應用和倫理議題的突破。

透過更精細且長時間的腦電波紀錄追蹤,有許多證據觀察到在人們跨越生死那一瞬間,大腦會試圖做最後的掙扎。人生在世短短數十載,轉眼間便煙消雲散,瀕死的大腦在跨越生與死那鴻溝之前的體驗也是人生謝幕前的最後一次演出。

從瀕死經驗探討人性的電影-別闖陰陽界(Flatliners)。圖/IMDB

參考資料

  1. Greyson, B. (2000). Near-death experiences. In E. Cardeña, S. J. Lynn, & S. Krippner (Eds.), Varieties of anomalous experience: Examining the scientific evidence (pp. 315–352). American Psychological Association.
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Bruce_Greyson
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Near-death_experience
  4. Chawla, L. S., Akst, S., Junker, C., Jacobs, B., and Seneff, M. G. (2009). Surges of electroencephalogram activity at the time of death: a case series. J. Palliat. Med. 12, 1095–1100. doi: 10.1089/jpm.2009.0159
  5. Borjigin, J., Lee, U. C., Liu, T., Pal, D., Huff, S., Klarr, D., et al. (2013). Surge of neurophysiological coherence and connectivity in the dying brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110, 14432–14437. doi: 10.1073/pnas.1308285110
  6. Vicente R, Rizzuto M, Sarica C, Yamamoto K, Sadr M, Khajuria T, Fatehi M, Moien-Afshari F, Haw CS, Llinas RR, Lozano AM, Neimat JS and Zemmar A (2022) Enhanced Interplay of Neuronal Coherence and Coupling in the Dying Human Brain. Front. Aging Neurosci. 14:813531. doi: 10.3389/fnagi.2022.813531
  7. Xu G, Mihaylova T, Li D, Tian F, Farrehi PM, Parent JM, Mashour GA, Wang MM, Borjigin J. Surge of neurophysiological coupling and connectivity of gamma oscillations in the dying human brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 May 9;120(19):e2216268120. doi: 10.1073/pnas.2216268120.
YTC_96
11 篇文章 ・ 18 位粉絲
從大學部到博士班,在神經科學界打滾超過十年,研究過果蠅、小鼠以及大鼠。在美國取得神經科學博士學位之後,決定先沉澱思考未來的下一步。現在於加勒比海擔任志工進行精神健康知識以及大腦科學教育推廣。有任何問題,歡迎來信討論 ytc329@gmail.com。