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過敏的人兒有長長的睫毛?關於睫毛の奇妙研究

miss9_96
・2020/10/14 ・2281字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 567 ・九年級

長年來,醫學界流傳著「過敏兒,擁有更長的睫毛」的傳說。如今,科學家終於證實了⋯⋯ [1]

過敏的人兒有長長的睫毛?

過敏兒の纖長睫毛

早在 1977 年,就有醫師發現,「長長的睫毛」似乎是過敏兒的表徵 [2][註1]。直至近年,印度科學家徵招了一群志願者,來了解此都市傳說,是真是假?

科學家找了約 80 名過敏體質和約 170 名無過敏體質的兒童、青少年;他們的性別、年齡之間已進行遴選,可互相對照。過敏體質者被診斷為常年性過敏性鼻炎,歸因於屋內塵蟎。結果如下表 1 :

睫毛長度(毫米/mm)
過敏組對照組 (無過敏)p值
男孩9.26 ± 1.18.44 ± 1.80.005
女孩8.97 ± 1.47.9 ± 1.50.0261
表1:不同性別的過敏和控制組兒童,睫毛長度之比較

觀察表 1 可知,不分男女,過敏孩童的睫毛,明顯比非過敏對照組的睫毛更長 [註2]

猜猜看,纖長睫毛的原因

過敏兒擁有更纖長的睫毛,原因尚無定論。推測可能和前列腺素 (prostaglandins) 有關 [1]前列腺素已被證明,能將毛囊從休止期轉變為生長期;甚至在2009年,美國食品藥物監督管理局 (Food and Drug Administration /FDA) 批准用前列腺素藥物治療睫毛毛髮過少的患者 [3]。而過敏性鼻炎患者的鼻黏膜中,存在大量的肥大細胞,可釋放組織胺 (histamine) ,前列腺素和白三烯 (leukotrienes) 等激素 [1],可能會刺激睫毛毛囊重新回到生長期,讓過敏兒擁有纖長的眼睫毛(亂想:那禿髮的症狀也可以用前列腺素藥物治療嗎?)。

長長的睫毛令人覺得更美。But,睫毛和眼睛之間,似乎有個「完美比例」。咦,多少呢? [4-7]

睫毛和眼睛的最佳比例?

睫毛能阻擋外來物侵入眼睛、降低淚水蒸發的能力。而搞笑諾貝爾獎得主—胡立德 (David L. Hu) 團隊發現 [註3],哺乳動物的睫毛長度 (L) 、眼睛寬度的比例 (W) ,似乎呈現線性關係;此比例大約是 0.34 (L/W= 0.34) 。

咦,為什麼?

不同哺乳動物眼睛寬度和睫毛長度的比例。圖/ref_6

睫毛越長保護力越好嗎?

以假睫毛模擬不同長度對阻擋外來物、降低蒸發的能力,結果如何呢?

胡立德團隊利用人造睫毛、風洞、電腦模擬,量測睫毛對減緩水分蒸發、阻擋灰塵的保護能力,結構如下圖。

左、中圖:哺乳動物的眼睛和睫毛。右圖:電腦模擬之人造睫毛。圖/ref_6
上圖:風洞實驗設計。下圖:利用螢光水滴,模擬人造睫毛阻擋外來入滴入眼睛的實驗示意。L/W指睫毛長度和眼睛寬度的比值。圖/ref_6

利用上述的風洞設計,科學家滴入直徑約 10μm 的螢光水滴,判斷不同長度比例的睫毛阻擋外來入侵入眼睛的能力。結果如下圖,睫毛並非越長越好,最佳的阻擋效果出現在 L/W= 0.25±0.15 範圍。

橫軸:不同睫毛長度和眼睛寬度的比值 (L/W) 。縱軸:螢光強度變化,亦可代表外來物進入眼睛的多寡。圖/ref_6

而在降低眼睛表面的水分蒸發率方面,也出現類似的結果 (為了簡化實驗變因,實驗團隊此處使用網格模擬睫毛,請參考下圖) 。

結果如下圖,睫毛並非越長越好,最佳的減緩蒸發速率出現在 L/W= 0.3±0.1 範圍。

橫軸:不同睫毛長度和眼睛寬度的比值 (L/W) 。縱軸:蒸發率,亦可代表外來物進入眼睛的多寡。圖/ ref_6

綜上所述,最佳的睫毛和眼睛比例約在 1/3 左右。團隊認為,也許未來可在難以清潔的物質上,思考這種「能自我清潔」的設計

也許未來某一天,我們會看到太陽能板、高樓玻璃等,都戴上了長長的「人造睫毛」呢!

註解

1:該文章亦將黑眼圈、眼袋等視為過敏病症的特徵。

2:若同屬於過敏組,或同屬於不過敏組裡,男孩和女孩間的睫毛長度,統計上俱無差異。

3:該團隊以「哺乳動物排尿時間的對數值,及動物的體重,兩者間有線性關係」及「袋熊如何?及為何製作立方體狀的糞便?」獲得 2015 和 2019 年搞笑諾貝爾獎。

參考資料

  1. Mehak Singh & Manoj Pawar (2018) Eyelash length for the diagnosis of atopic dermatitis and ichthyosis vulgaris in children—a case control study. European Journal of Pediatrics.
  2. M B Marks (1977) Recognizing the allergic person. American Family Physician, 01 Jul 1977, 16(1):72-79
  3. Sandeep Kaur and Bharat Bhushan Mahajan (2015) Eyelash Trichomegaly. Indian Journal of Dermatology.
  4. David L. Hu、羅亞琪 (2020) 破解動物忍術:如何水上行走與飛簷走壁?動物運動與未來的機器人。三民。
  5. Guillermo J. Amador, David L. Hu (2015) Cleanliness is next to godliness: mechanisms for staying clean. Journal of Experimental Biology.
  6. Guillermo J. Amador, Wenbin Mao, Peter DeMercurio, Carmen Montero, Joel Clewis, Alexander Alexeev and David L. Hu (2015) Eyelashes divert airflow to protect the eye. Journal of The Royal Society Interface.
  7. Siyu Zou, Jinping Zha, Jie Xiao and Xiao Dong Chen (2019) How eyelashes can protect the eye through inhibiting ocular water evaporation: a chemical engineering perspective. Journal of The Royal Society Interface.

文章難易度
miss9_96
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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9


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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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