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睡眠充足可減緩疼痛

蔡宇哲
・2012/12/06 ・527字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 459 ・五年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

女性每個月常會有幾天身體疼痛不適,常陷入吃藥傷身、不吃傷神的兩難。一篇發表在Sleep期刊的研究成果提供了另一個解決方式:充足睡眠不僅可降低白日睏睡度,也可以降低疼痛敏感度。

此研究一共找了18位參與者,本身都沒有任何疼痛問題但白天輕度睏睡,這符合了一般大眾普遍睡眠不足的常態。他們將被隨機分為兩組:一組是連續四天依照自身原本睡眠時數,另一則是連續四天每晚可躺床睡10小時。每組在第一、四天時測試其睏睡度與疼痛敏感度。睏睡度以白日入睡時間長短來評估(Multiple Sleep Latency Test),疼痛敏感度則讓參與者手指接近熱刺激(radiant heat stimulus),停留時間越長表示疼痛敏感度越低,越能夠忍受疼痛。

結果發現長睡組比正常作息組每晚多睡了1.8小時,睡得越長則白天睏睡度就越低;將手移開熱源的時間增加了25%,這表示疼痛敏感度也降低了,研究者表示這樣的效果比使用60毫克的可待因(codeine)還要好。雖然還不知道睡得飽跟疼痛敏感度之間的機制如何,但也確實提供了一個充足睡眠的好理由。

身體有疼痛不適?睡飽就對了!

外電連結:American Academy of Sleep Medicine (2012, December 1). Extended sleep reduces pain sensitivity. ScienceDaily. link.

原始文獻:Pain sensitivity and recovery from mild chronic sleep loss. link.

文章難易度
蔡宇哲
67 篇文章 ・ 4 位粉絲
中正大學心理學博士,台灣應用心理學會理事長、「哇賽!心理學」創辦者兼總編輯。泛科學、幼獅少年、國語日報科學版……等專欄作者,著有《神奇的心理學》、《哇賽!心理學》、《用心理學發現微幸福》。 喜歡分享心理學,希望人人都可以由心理學當中認識真實的自己,也因此能夠更溫柔的對待他人。

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鑑識故事系列:殺「人」取卵,產業蓬勃?!
胡中行_96
・2022/09/12 ・2313字 ・閱讀時間約 4 分鐘

「賣腎的人是犧牲自己,挽救掙扎中的家庭;我們為富有人家提供卵子或代孕,卻為旁人所不齒。」[1]這不僅是一名印度少婦的經驗,以及許多當地女性的命運,更是個蓬勃發展的產業。

撇開細微的差異,她們的故事大致都依循雷同的劇情:十幾歲就出嫁,生兒育女,並在商店、廠房或工地等處勞力。後來有的喪夫;有的離異;有的慘遭家暴…總之遇上種種不幸。既不能倚靠丈夫,又得撫養幼兒,獨自背負起經濟重擔,償還債務。正在債臺高築,捉襟見肘的時候,從口耳相傳之間,聽到一個誘人的解決方案:「……那個小姐說,她會帶我去醫院,讓他們打針取卵,然後就可以領錢。我本來有些疑慮,想了一陣子才同意。」[1]

有一個結婚 7 年,育有 4 歲幼女的 23 歲印度少婦,前往生育診所取卵。[註]這名少婦 13 歲初經來潮,月經一向規律,不菸酒不嗑藥,沒有墮胎和流產的紀錄,也無氣喘、癲癇、糖尿病、高血壓或甲狀腺異常等宿疾。陰道超音波顯示子宮與卵巢正常,未罹患多囊性卵巢症候群。基本檢查完畢後,她簽下同意書,開始接受投藥。[2]

正常的月經週期變化。圖/Kaur Jmeb on Wikipedia(CC BY-SA 3.0

她在月經期間使用口服避孕藥。月經週期第 6 至 8 天,每天注射基因重組濾泡刺激激素rFSH 300 IU s/c);第 9 到 15 天改為施打人類停經後促性腺激素HMG 300 IU IM;最後一劑 75 IU)。另外,第 11 至 15 天還要服用促性腺激素拮抗劑GnRH antagonist 0.25 IU)。在第 15 天,診所檢查她血漿裡的雌二醇(E2)和孕酮(P4)濃度,再照一次陰道超音波,然後在晚間 10:30 施打促性腺激素促效劑GnRH agonist “Decapeptyl” 0.2mg s/c),一切準備終於就緒。[2]

月經週期的第 17 天,診所為她做完術前麻醉評估後,手術正式開始。首先施打麻醉劑等藥物,此時她的生命徵象穩定。接著在超音波下,從右邊卵巢抽吸卵泡。就在這個時候,突然間她的血壓、心跳、血氧都急劇下降。然後,她便在急救中死去。[2]

死後的解剖顯示,她的卵巢腫大且有多個穿孔。裏頭有些巨大的卵泡出血,而陰道上端與子宮周邊組織也有血塊。此外,屍體還呈現肺泡內水腫和腹腔積水等現象。因此,被認定罹患卵巢刺激症候群(ovarian hyperstimulation syndrome,簡稱 OHSS)造成的急性肺水腫(acute pulmonary oedema),最後心跳是因缺氧而停止。[2]OHSS 為刺激排卵的不良反應,比較常發生在懷孕初期,或是被人類絨毛膜促性腺激素(human chorionic gonadotropin,簡稱 hCG所觸發;反倒 GnRHa 的目的就是取代 hCG 以預防 OHSS,注射後發病的機率應該極低。[3]偏偏這名 2022 年登上《解剖暨案例報告》(Autopsy and Case Reports)期刊的少婦是個罕見的特例。[2]

ヽ(゚Д ゚; )ノ警告:屍體解剖照片!!ヽ(,,#゚Д゚) ノ

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A:鼻孔冒出泡沫;B:卵泡腫大;C脹大的卵巢和出血的子宮周邊組織。D:腹腔積水。圖/參考資料 2,Figure 1。(CC BY

輕微的 OHSS 症狀,包括:腹痛、噁心、想吐、腹瀉和腹部脹大等,有時會自行痊癒;然而病況若嚴重,也可能出現尿量減少、呼吸困難、產生血塊或體重迅速增加等問題。[4]雖然 OHSS 不一定會鬧人命,但印度近年幾個死於過度取卵的案例,在新聞媒體上吵得沸沸揚揚。2021 年當地政府還為此立定相關法令,[5]只是女性被迫以卵子換取金錢的情形,依然不斷上演。[6]

如同形容貨物一般,印度的仲介用「一批」(a batch),作為一次手術所得卵子的量詞。有貧婦 3 年內,賣了 10 批;而某個喪命的例子,則是在 10 個月內出售 3 批。取卵無法保證每次都順利,若排卵不足,就得領藥回家,下個月再嘗試。[1]卵子缺乏統一售價,2015 年每批最高可換取 6 萬盧比(約當時的新臺幣 3 萬元),但也有些賣不到一半的價格。[7]2020 年印度媒體報導的某一個案,甚至只得到 1 萬 5 千盧比(約新臺幣 6 千元)作為報償。[1]

2022 年 6 月 2 日,印度警方逮捕一名青春期少女的母親及其伴侶,還有二個共犯。據報這名少女從 12 歲開始被迫售卵,4 年內就賣了 8 批。共犯之一負責牽線;另一個則涉嫌偽造身份證件。由於不堪身心虐待,少女逃家向親戚求助,所幸後者幫她報警。此案一次牽連了 4 家醫院,他們的有關部門均遭查封。[6]民間輿論或許會繼續敦促政府,查緝同類犯罪。可是面對全球產值超過二十幾億美金,並且持續成長的商機,[8]還有印度國內貧窮人口的生計問題,不禁讓人懷疑執政者是否真有能力改變現況?

  

備註

該解剖報告未詳述個案就診時,是否預期得到金錢作為報酬。不過,有說明她先前能自然懷孕生產,而此次療程的目的為「捐贈」卵子。[2]這在印度通常就是賣卵的意思。[1, 7]本文所引述的對白,來自另一名女子接受記者採訪時的答覆;[1]而卵子售價的資訊,則取自相關研究與媒體報導。[1, 7]

參考資料

  1. Dharani Thangavelu. (24 FEB 2020) ‘Forced to sell their eggs for fertility treatments, the stories of women from Tamil Nadu’. The News Minute.
  2. Tyagi S, Mridha AR, Behera C. (2022) ‘Sudden death of an egg donor during oocyte retrieval due to ovarian hyperstimulation syndrome’. Autopsy and Case Reports, 12, e2021385.
  3. Orvieto R & Vanni VS. (2017) ‘Ovarian hyperstimulation syndrome following GnRH agonist trigger-think ectopic’. Journal of Assisted Reproduction and Genetics, 34, 9, pp. 1161-1165.
  4. Ovarian hyperstimulation syndrome’. (09 NOV 2021) Mayo Clinic.
  5. Neetu Chandra Sharma. (26 JAN 2022) ‘Govt notifies laws to regulate surrogacy, assisted reproductive technology’. Business Today.
  6. Egg donation case: Goondas Act slapped on teen’s mother and three others’. (08 AUG 2022) The News Minute.
  7. Jadva V, Lamba N, Kadam K, Golombok S. (2015) ‘Indian egg donors’ characteristics, motivations and feelings towards the recipient and resultant child’. Reproductive Biomedicine and Society Online, 1, pp. 98-103.
  8. Donor Egg IVF (In-Vitro Fertilization) Market’. (JUL 2022) Future Market Insights.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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貓的痛,AI懂?——貓臉疼痛辨識技術
胡中行_96
・2022/07/18 ・3111字 ・閱讀時間約 6 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

人類必恭必敬稱家貓為「主子」,並自貶為「奴才」。陛下身體微恙,一團絨毛癱軟,表情內斂,叫貓奴如何揣測上意?懷疑牠受苦,便心急如焚。幾乎上演《還珠格格》裡,人家紫薇說沒事,爾康卻捨不得的虐心互動。貓咪說不定覺得:「……有這麼多人關心我,我已經不痛了……」人類仍在一邊:「可是,我好痛!」[1]

給人類用的「視覺類比量表」(上)和「臉譜疼痛量表」(下)。圖/Yale University

在治療人類時,醫護人員會用視覺類比量表(Visual Analogue Scale)、臉譜疼痛量表(Wong-Baker faces pain scale)或 FLACC 量表[註] 等工具,來評估患者疼痛的狀況。前二者靠病人自我評估,以數字或表情,象徵由舒適無恙,漸進到痛徹心扉的程度差異。 FLACC 則是醫護觀察嬰幼兒或無法言語溝通者,就其身體不適產生的行為變化來計分。[2] 儘管每個人敏感的程度不同,至少單一病患前後的得分,能相互對照出疼痛是否得到緩解,或者更加惡化。因此,這些量表均可視為有效測量疼痛的方法。

問題是有口難言,又行徑鬼祟的貓咪怎麼辦?人貓猜心的瓊瑤戲碼,自古不斷重演,沒完沒了。

直到有天,獸醫們看不下去了…

  

「貓咪苦臉量表」介紹影片。來源:Research Square on YouTube

  

貓咪苦臉量表

2017 年的時候,加拿大蒙特婁大學 Paulo Steagall 副教授以及他的團隊,招募了一票被送急診的病貓。在得到飼主同意後,他們比較疼痛的病貓、服用止痛藥的病貓,還有健康貓咪的表情舉止,研發出「貓咪苦臉量表」(Feline Grimace Scale),並將結果發表於 2019 年的《科學報告》(Scientific Reports)。[3, 4] 其中列出幾個徵兆,可依級別給分,就此將貓咪的疼痛量化:

耳朵姿態(ear position):貓耳的尖角向外分開,並略為朝後旋轉。[3, 5]

圖/參考資料 5

瞇眼程度(orbital tightening):上下眼瞼之間的空隙,小於眼睛的寬度,或是完全緊閉。[3, 5]

圖/參考資料 5

口鼻緊繃(muzzle tension):口鼻(即臺語所謂「喙管」的部位)由圓轉扁,而呈橢圓形。[3, 5]

圖/參考資料 5

觸鬚變化(whiskers change):觸鬚從平常放鬆的圓弧,撐直且稍微向前。[3, 5]

圖/參考資料 5

頭部位置(head position):原本處於全身最高處的貓頭,降至低於肩膀,並往下垂。[3, 5]

圖/參考資料 5

  

貓臉疼痛辨識技術

目前受惠於物種專屬苦臉量表的,除了貓,還有鼠、兔、馬、羊、豬和貂等動物。受過訓練的獸醫,能精準判讀牠們的表情,用這些工具,來評估牠們的疼痛指數。隨著科技的進步,到了 2022 年《科學報告》期刊再次關懷貓咪的痛楚時,另一群科學家拿出「貓臉辨識技術」,試圖取代專業的肉眼觀察。[6]

  

臉部辨識技術:照片>以眼睛為基準,進行臉部校正>調整尺寸。
圖/Serhan YH, HAKAN Ç, and RİFAT E. (2016) ’A comprehensive comparison of features and embedding methods for face recognition.’ Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 24, 1, 24.

  

臉部校正

臉部校正是建立辨識系統的要務。先調整貓臉的特徵(landmarks,即照片上標有號碼的黑點),讓它們在空間中對齊,減少幾何上的變異,方便接下來的步驟進行。原則上,校正後的貓臉必須:[6]

  1. 在畫面正中央;
  2. 旋轉直到雙眼的連線呈水平;
  3. 尺寸都約略相同。

圖/參考資料 6 ,figure 1

  

模型1:特徵基準(landmark-based)

在找到貓臉的特徵後,依據「貓咪苦臉量表」的觀察部位,將貓臉特徵(黑點)分為:左眼右眼額頭與耳朵,以及口鼻和觸鬚,四個區塊向量。然後,多加一些貓鼻子的照片,進行「資料擴增」(data augmentation),[6] 彌補原始資料的不足,以強化機器學習。[7] 不過,團隊事後發現,這次的資料擴增,成效不彰。[6]

圖/參考資料 6 ,figure 3

處理這些照片的計算模型,是一種叫做「多層感知器」(Multi-Layer Perceptron)的人工神經網路(artificial neural network)。[6] 就像人的神經系統,有好多神經元相互連結,將輸入的資料從上一層送到下一層,經過多層運算後再輸出。[8, 9]

  

模型2:深度學習(deep learning)

研究團隊把大量沒有標註特徵的貓照,在校正角度和尺寸後,餵給 ResNet50[6] 這是一種有五十層的深度學習模型,早已預先訓練好怎麼逐層辨識貓咪的輪廓、曲線及其它識別特徵。[10] 套用該模型的同時,還要進行實驗需要的特定調整,例如:加上「痛」與「不痛」的分類標籤。[6]

  

貓的痛,AI 有多懂?

上述兩個模型的實測,在判讀貓咪是否疼痛時,都有超過 72% 的準確率,算是相當不錯的成果。不過,在完全替代人工判讀之前,可能還要擴建訓練辨識系統的資料庫。因為當初請來的照片模特兒,是 29 隻準備接受卵巢子宮切除術的短毛母貓,年紀約幾個月到一歲多。拿牠們術前、術後,以及使用止痛劑前後的照片來訓練 AI ,雖然是個不錯的點子,但無法代表多元的貓咪社群。[6] 將來的實驗,若能涵蓋其他性別、年齡和品種,相信貓咪們會覺得更加窩心。

  

備註

FLACC 量表: FLACC 是臉(face)、腿(legs)、活動(activity)、哭(cry)與  安撫(consolability)的縮寫。每個項目依觀察到的狀態,給 0 到 2 分,總分最高 10 分。[2]

  

參考資料

  1. 瓊瑤經典台詞》小時候看超感動,長大看卻啼笑皆非的 7 大經典場景(風傳媒,2020)
  2. Pain assessment and measurement (The Royal Children’s Hospital Melbourne, 2019)
  3. Evangelista MC, Watanabe R, Leung VSY, et al. (2019) ‘Facial expressions of pain in cats: the development and validation of a Feline Grimace Scale’. Scientific Reports, 9, 19128.
  4. Me-owch — could resting cat face tell us about kitty’s pain? (CBC, 2020)
  5. Feline Grimace Scale – Practice your pain assessment skills using the FGS! (Université de Montréal, 2019)
  6. Feighelstein M, Shimshoni I, Finka LR, et al. (2022) ‘Automated recognition of pain in cats’. Scientific Reports, 12: 9575.
  7. 2021 iThome 鐵人賽-DAY21 資料正規化與資料增強(Data Normalization & Data Augmentation)(IT邦幫忙,2021)
  8. 2019 iT 邦幫忙鐵人賽-06. 深度學習的架構分析:多層感知器(IT邦幫忙,2019)
  9. 神經網路(IBM,2020)
  10. 何謂遷移學習?(NVIDIA,2019)
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胡中行_96
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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?
胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)

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胡中行_96
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