邁向繁榮進步的行星文明，在《2100科技大未來》

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。

有個著名的笑話是降的，埃及人、以色列人和中國人吹牛自己老祖宗有多厲害，埃及人就說在埃及挖到了千年以上的電話線，證明他們老早就用電話了；以色列人就說，他們在耶路撒冷挖到光纖，證明他們老早就用網際網路了；中國人就說在中原啥也沒挖到，正當埃及人和以色列人露出鄙視的表情時，老中就說那證明中國人老早就用衛星通訊了XD

科技進展的神速，我們這些六年級最清楚，從像是《我的少女年代》（Our Times）那樣沒有手機、沒有網路，更甭提Google、臉書的年代到今天的低頭滑智慧手機，真叫人難以想像。甚至，未來智慧手機可能根本不需要低頭用手滑了，只需要用意念就能操作。甚至連螢幕都不需要了，可以出現在任何地方，一張紙上、桌上、窗上，任何你看得到的東西都有可能。耳機也會進入歷史博物館，就像我們童年許許多多不再用到的東西一樣，到時會有裝置直接魔音入耳式地把聲音傳入你腦中。只要我們還沒提早毀滅地球，這些景象已經不再只是想像，而且還只是冰山一角，問題只是何時能量產到像iPhone一樣普遍而已。

實際上，要如何達到呢，日裔美國物理學家加來道雄（Michio Kaku）在《2050科幻大成真：超能力、心智控制、人造記憶、遺忘藥丸、奈米機器人，即將改變我們的世界》（The Future of the Mind: The Scientific Quest to Understand, Enhance, and Empower the Mind）就要帶我們到2050年的世界。加來道雄並非首次帶我們穿越到未來，他另一本《2100科技大未來：從現在到2100年，科技將如何改變我們的生活》（Physics of the Future: How Science Will Shape Human Destiny and Our Daily Lives by the Year 2100）就要帶我們到接近百年後的世界（請參閱〈既科幻又科普的2100科技大未來〉），探討腦、人工智能、醫學、奈米科技、能源、太空旅行、財富、人類的未來。

可是好玩的是，前一本書是《2100科技大未來》，怎麼另一本卻倒退了50年成了《2050科幻大成真》？其實年代不重要，因為原文書名一本的意思是「未來的物理學」（Physics of the Future ），另一本是「心智的未來」（The Future of the Mind ），主題不太一樣，和年份沒有直接關係。物理學家談「未來的物理學」，當然是很稱職，可是談「心智的未來」呢？

《2050科幻大成真》涉及許多神經科學、腦科學等知識，可是讀了《2050科幻大成真》會發現，加來道雄真的下了很多苦功，不僅知識是夠嚴謹的，而且以他優異且經驗豐富的寫作功力，可讀性也不輸由神經科學家或腦科學家來寫的科普書。在《2050科幻大成真》，我們可以瞭解到，殘障人士利用靈活地控制義肢已經不是天方夜譚了，現在連猴子都能透過網際網路搖控遠方的機械手臂了。不僅是心靈控制機器和穿帶式智慧裝置的革命，我們未來還可能把我們的意識和記憶下載到機器上，達到理論上的永生不死！作為一位物理學家，加來道雄更具備探討這方面問題的學術功力。

《2050科幻大成真》分三篇，第一篇描述人腦的歷史，解釋物理實驗室的儀器如何描繪思考機器的樣貌，也討論人腦「意識」的種類；第二篇探討「腦機介面」，這個新技術能讓記錄記憶、讀取心智、錄影睡夢和念力移動成真；第三篇深入探討意識的各種不同變化，從夢、藥物與精神疾病，到機器人與外太空的異形生物，也介紹控制與操縱腦部的可能方式，以對抗憂鬱症、帕金森氏症、阿茲海默症與其他多種疾病，以及機器人的意識。

對這位物理學家來說，腦不過就是肉做的電腦，要破解腦的運作，只是個超級有挑戰性和困難的工程問題。姑且不論他是否太樂觀，他很盡職地帶我們參觀了一間又一間頂尖的腦科學實驗室，讓我們瞭解科學家是怎麼研究大腦的，用了哪些儀器。在參觀的同時，加來道雄一直想像那些儀器出現的訊號，有天是否能完整記錄下我們的意識、潛意識和記憶，然後用機器重播，甚至移植到別人腦中。

如果心智只是純粹的物理、化學現象，那麼有一天機器人會思考了，甚至還有了情感，就沒啥好驚訝的。現在一個非常熱門的腦科學研究題目，是建構出腦的「連結體」（connectome），找出腦中所有神經元的連結，只要完成了這個工作，科學家理論上可以用逆向工程的方法破解大腦的秘密。這個試圖解析腦內每一個神經元的野心，台灣科學家也當仁不讓，由清華大學生命科學院院長、腦科學研究中心主任江安世老師帶領，針對果蠅腦進行的研究已有許多在國際頂尖學術期刊的重要發表。

美國和歐盟也各自投下數十億鎂來研究人腦。其實這個數字，在小布希打阿富汗和伊拉克時，兩三天就燒光了！只要少打伊拉克戰爭，我們現在就有至少好幾十兆鎂來研究大腦，人腦都不知被翻遍多少次了！人腦現在相對於最強大的電腦，運算能力還是強了好幾十倍！如果以其消耗的少許能量（人腦消耗能量已佔人體的約兩成了）來看，和極為耗電的超級電腦相比，每單位能量的運算能力更是強上億倍！我們對腦的瞭解還只是皮毛的冰山一角而已。

就腦科學和物理學的討論，《2050科幻大成真》是相當精彩。可是，我們千古演化來的心智，目的不是用來破解這些心智的問題的，我們的心智演化成現在這個模樣，是為了談論八卦，還有猜測他人動機的，簡單來說就是為了社交生活，為了我們穴居人老祖宗之間的互動而形塑的。關於這部分有興趣可參考好書《人類大歷史：從野獸到扮演上帝》（Sapiens: A Brief History of Humankind）（請參見〈虛構事物和集體想像建構出的人類大歷史〉）。

心智離開了社交，就沒了多少意義。由此可見，心智並非是個單純的物理、化學，甚至生物學現象。不管我們的科技發展到何種面貌，即使是像今天所有人都低頭滑手機，仍是為了透過臉書、LINE和朋友溝通。科技始終來自人性，這恐怕是阿宅工程師無法完全瞭解和掌控的。所以人類心智的未來，可能還是要考量社會和文化的因素，我們畢竟不是機器人，很多無法想像的科技，不見得是我們未來一定會去追求的。

本文原刊登於The Sky of Gene。