纖維肌痛症（fibromyalgia）是一種神秘的疼痛症。為什麼神秘呢？因為醫學界對於這種疾病的成因至今仍沒有好的解釋。目前認為這個疾病與中樞神經系統失調有關，不過近期發表在 Journal of Clinical Investigation 的研究顯示，纖維肌痛症很可能是自體免疫疾病。

纖維肌痛症的成因

纖維肌痛症的是一種病患會感到慢性與廣泛性疼痛（全身性疼痛，無論關節或非關節部位都會痛），且時常伴隨著慢性疲勞、睡眠問題和認知障礙的疾病。根據統計，每 100 人就有 2 人罹患纖維肌痛症。該疾病好發於 30 到 50 歲之間的女性（約佔總患者的八成），但任何年齡層、任何性別都有可能發生。

關於纖維肌痛症的成因，至今仍不清楚。原因在於，許多檢測如血液與影像檢測，都無法找出病患的身體有任何異常之處。雖然引起纖維肌痛的機制尚不清楚，不過目前普遍認為該病是因中樞神經系統異常所引起。那麼哪些因素會使病患的中樞神經系統異常呢？目前認為可能的原因有幾點：

1. 基因遺傳：雖然哪些基因確切與造成纖維肌痛症有關並不清楚，不過研究顯示，許多罹患纖維肌痛症的病患都有家族病史。
2. 感染：研究發現有些感染可能會誘發纖維肌痛症。
3. 生理與心理創傷：研究指出，許多患者在遇到意外、手術等造成不可逆的外傷，或者面對巨大的心理壓力如工作過勞、創傷後壓力症候群等，都可能誘發纖維肌痛症的出現。

簡而言之，患者的症狀常始於外傷、開刀、感染、或心理創傷等，而這些事件改變了腦部的結構或機能，讓腦部接受痛覺的部分，放大了疼痛的感覺。這就讓患者過去不覺得痛的情況，現在變得疼痛難耐。

美國知名女歌手－女神卡卡的骨盆曾在演唱會中受傷，之後她就出現纖維肌痛症，醫師推測或許生理的傷害加上過往的心靈創傷，誘發了纖維肌痛症的發生。

怎麼知道我是不是真的得病了？

目前尚無有效診斷纖維肌痛症的測試，但對纖維肌痛症仍有一定的診斷流程與標準。首先最重要的，是排除其他也會造成長期全身性疼痛疾病的可能，如風濕性關節炎、甲狀腺功能異常、服用某些藥物的副作用等。如果醫生確認這些不是造成病患疼痛的原因，接著會對病患進行疼痛測試。

早期診斷纖維肌痛症，會針對患者身上的 18 個定點進行按壓測試，若有超過 11 個點會使病患感到疼痛，就會診斷為纖維肌痛症。不過根據美國風濕病學會於 2011 年所訂立的新診斷準則，並不會去計算有幾個痛點，而是針對廣泛性疼痛指標（Widespread pain index, WPI）和症狀嚴重程度量表（Symptom severity scale, SSS）兩部份做評估。當 WPI≧7、SS≧5 或 WPI 3-6、SS≧9，且疼痛的症狀已持續三個月以上，就會診斷為纖維肌痛症。

成因不明，但總能治好吧？能治好對嗎？

在治療方面，纖維肌痛症就像高血壓、糖尿病等慢性病一樣，是無法完全根治的。雖然無法根治，但可透過藥物和非藥物進行控制。藥物方面，會開立止痛藥，幫助病患減輕痛感。另外也會用抗憂鬱或抗癲癇藥物，來抑制腦部的痛覺敏感現象；非藥物治療上，規律的作息與運動習慣、均衡的飲食、改善工作環境與調適心理壓力等，也對減輕病情有幫助。但由於纖維肌痛症的成因不明，目前不管是藥物還是非藥物的方式，對於病患的效果可謂差強人意。

而近期發表在 Journal of Clinical Investigation 的研究，揭示了纖維肌痛症很可能是自體免疫疾病^[註1]的一種。而這個發現，不僅打破過往我們對纖維肌痛症的認識，也為治療帶來新曙光。接下來，讓我們一起看看這個研究吧！

抗體可能才是纖維肌痛症的主因

先前的研究指出，罹患類風濕性關節炎和紅斑性狼瘡等自體免疫疾病的患者，也比較容易罹患纖維肌痛症，這就讓研究人員懷疑兩者的關係。而自體免疫疾病的許多症狀，是因為身體會產生攻擊其他部分的抗體所導致。因此研究人員推測，纖維肌痛症的病患也會產生這種攻擊身體的抗體。

為了測試這個想法，研究人員給小鼠注射了，從纖維肌痛症患者血清中純化出的抗體（免疫球蛋白 G）。他們發現注射抗體後，這些小鼠很快便出現纖維肌痛症的典型症狀，如對壓力和寒冷的敏感性增加、肌肉無力等。做為比較，他們也給小鼠注射了正常人血清中的抗體，而這些小鼠並不會產生纖維肌痛症的相關症狀。這似乎證實了，患有纖維肌痛症的人血清中的抗體，是讓小鼠產生纖維肌痛症的原因。

為了更進一步驗證這個想法，研究人員又進行了兩個實驗。一個是觀察小鼠的纖維肌痛症會持續多久；另一個是去除纖維肌痛症病患血清中的抗體。

在第一個實驗中，他們發現在給小鼠注射抗體後，其纖維肌痛症大約在 2 ~ 3 周後會消除，而這個時間剛好與注射的抗體在小鼠體內分解的時間一致。而第二個實驗，研究人員會先將病患血清中的抗體去除，然後再注射到小鼠體內。而這樣做，小鼠也不會產生纖維肌痛症。這些都證實了，小鼠的纖維肌痛症是由抗體造成，顯示該病很有可能是自體免疫疾病。

抗體會引發什麼反應呢？

接著研究團隊測試，這些抗體究竟會和那些細胞反應，他們發現這些抗體會聚集在小鼠的背根神經節附近。不過，抗體主要不是與神經細胞結合，而是跟神經細胞旁的神經膠細胞結合。

接著他們想了解，這些抗體是否會引起發炎反應。因發炎反應會讓細胞產生細胞因子，而有些因子在和神經細胞結合，會讓神經細胞產生疼痛訊號。但結果顯示，將抗體注射到小鼠體內後，發炎相關的細胞因子並沒有產生，表示纖維肌痛症的症狀，並非是發炎引起的。

不過，抗體與神經膠細胞的結合，會如何影響背根神經節，而這又是如何產生纖維肌痛症的症狀，仍有待更多研究。

最後，研究團隊將這些抗體與人類的背根神經節反應，結果顯示兩者確實會結合。而正常人體內的抗體，幾乎不會和背根神經節結合。

綜合以上的結果，研究團隊認為纖維肌痛症並非是中樞神經異常的疾病，而是由抗體所引起的自體免疫疾病。

治療纖維肌痛症的未來走向

目前認為纖維肌痛症是由於大腦接受疼痛的部分異常所導致，但這個研究的結果顯示，纖維肌痛症很可能是因為身體產生的抗體和背根神經節結合，引發一連串作用，使神經敏感化。

雖然這個結果是針對小鼠的研究，其中的機制也需要更多臨床研究去驗證，但卻解釋了為何現有的纖維肌痛症治療方式很多時候都無效，因現有的治療手段大多集中在降低中樞神經系統對疼痛的敏感性上，而這並不是造成纖維肌痛症的根源。或許降低抗體與背根神經節的結合，才是阻止疾病發生的方法。

好消息是，降低體內抗體的治療方法已被用在其他自體免疫性疾病上。因此研究人員認為，未來這種療法很可能是治療纖維肌痛的新方向。不過正如前文所說，要先證實纖維肌痛症真的是自體免疫疾病，這種治療方式才能被正式考慮。

最後想提醒大家，纖維肌痛症是一個主觀性強且難定量的疾病，很容易被誤解為無病呻吟的「公主病」。而患者在長期慢性疼痛和認知障礙的折磨下，很難保有工作或社交生活的動力，若此時又受到外界的非議，所造成心理壓力會讓患者陷入症狀加劇的惡性循環。因此多了解該疾病，並給予病患充分的支持，也是治療中非常重要的一環。

註釋

1. 自體免疫疾病：是指人體內的免疫系統攻擊正常細胞所產生的狀況。目前發現至少有 80 種疾病與自體免疫相關，常見症狀包括發燒、慢性疲勞等，而且通常是斷斷續續的發作。造成自體免疫疾病的原因仍不清楚，一些與基因遺傳相關，如全身性紅斑狼瘡。而在某些情況，可能是由感染或其他環境因素所誘發。

參考資料

• Goebel A, Krock E, Gentry C, Israel MR, Jurczak A, Urbina CM, Sandor K, Vastani N, Maurer M, Cuhadar U, Sensi S, Nomura Y, Menezes J, Baharpoor A, Brieskorn L, Sandström A, Tour J, Kadetoff D, Haglund L, Kosek E, Bevan S, Svensson CI, Andersson DA. Passive transfer of fibromyalgia symptoms from patients to mice. J Clin Invest. 2021 Jul 1;131(13):e144201.
• Fibromyalgia
• 纖維肌痛症衛教網

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜郭雅欣、簡克志
• 美術設計｜林洵安、蔡宛潔

在學術與搖滾的多重維度上行走

還記得美劇《The Big Bang Theory》嗎？劇中常常出現的物理名詞「弦論」，是描述物理世界基本結構的理論。中央研究院「研之有物」專訪院內數學研究所程之寧研究員，她正是研究弦論的科學家，也是熱愛音樂的搖滾樂團鼓手，這種跨領域身份並不衝突，兩邊都需要創造力與紀律。由於天生斜槓的性格，讓程之寧在數學和物理領域大展身手，透過數學的深入探討，她試圖將弦論更往前推進。最近程之寧更跨足到人工智慧領域，為學界提供理論物理上的貢獻。

萬有理論和難以捉摸的「月光」

世界從那裡來呢？物理世界的本質是什麼呢？回答這樣的大哉問，一直是理論物理學家所追求的目標。從牛頓力學（日常應用）、廣義相對論（探討很重的物質）到量子力學（探討很小的物質），隨著物理學不斷發展，我們似乎一步步接近答案，但至今卻還未走到終點。

舉例來說，如果有個東西很重又很小，就像「黑洞」，或是大爆炸時的宇宙，我們要怎麼用數學描述？於是科學家試圖整合廣義相對論和量子力學，找出所謂的「萬有理論」（Theory of Everything）──能完全解釋物理世界基本結構的核心理論。

程之寧研究的「弦論」就企圖發展成這樣一個萬有理論。弦論一如其名的「玄妙」，它設定宇宙所有的粒子都是由一段段「能量弦線」所組成，每一種基本粒子的振動模式不同，產生不同的粒子特性。

「人類一直以來的夢想之一就是，如果能用一句話解釋所有事情，那該有多麼美好。」中研院數學所研究員程之寧說道。

程之寧的研究牽涉到數學上的「月光猜想」（Moonshine）與弦論中 K3 曲面的連結。月光猜想是存在於模函數係數與特殊群之間的數學關聯，程之寧與其研究夥伴共發現了 23 個新的關連，並稱之為「伴影月光猜想」（Umbral Moonshine）。

基於弦論的假設，我們的世界是十維的，除了人們在日常生活中可以感知到的 3+1 維（空間＋時間），還有六維是因為尺寸太小而無法用肉眼觀察的，這些看不到的維度影響著物理世界，最終也產生了我們這個物理世界所需的各種條件與特性。

綜觀程之寧的研究，橫跨了物理與數學兩個領域，她笑稱自己「天生斜槓」。在學術上，程之寧原先喜歡文學，之後卻走上數理研究的道路；在音樂上，程之寧喜愛搖滾樂，至今仍在自己的樂團裡擔任鼓手。

她如何看待自己一路走來的各種轉折？游徜在數學與物理之間，她又對這兩個領域的連結有怎樣的體會？在與「研之有物」的訪談中，程之寧侃侃而談她的經歷、想法，以及對學術研究的熱忱所在。

• 請問您是如何對數學及物理產生興趣？從何時開始？

一開始考大學時，其實我想去念中文系（笑）。不過，因為我高中是選理組，而且只念了一兩年，對文科考試比較沒把握，加上對工程科系沒興趣，最後就選擇臺大物理系就讀。

後來發生兩個轉折，第一個是我很認真的去修了大學中文系的課，結果發現真的沒有想像中容易。第二個就是我發現物理系的課還蠻有趣的，像量子力學和相對論，讓我覺得還想再多學一點、多知道一點。

我開始覺得如果念完臺大物理系就停下來，好像有一種小說沒讀完的感覺，所以就想繼續讀碩士班。那時還沒有覺得自己會走上學術研究的路，單純抱著想把故事看完的想法。

• 後來是如何接觸到弦論？弦論是如何引起您的興趣？

後來我去荷蘭念碩士，指導教授是諾貝爾物理獎得主 Gerard ’t Hooft。他其實蠻不認同弦論，但他對於如何處理量子力學與相對論很有興趣。

當時 ’t Hooft 教授在建議我碩士題目時就說：「你也知道我不太認為弦論是一條正確的道路，不過聽說弦論最近真的在量子重力這一塊有一些成果。不如妳去讀一讀，看看是不是真的有一些東西在那裡，也可以比較一下其他量子重力理論。」

在我很認真的比較各個量子重力理論之後，就變成弦論派了（笑）。’t Hooft 教授對此也保持開放態度，他有幾個不錯的博士生後來也變成弦論學家，之後我在 Erik Verlinde 的指導下念博士時，就完全以弦論為研究主題了。

• 研究理論物理會影響您對現實世界的理解嗎？

蠻多人會問我說，妳學了量子力學，是不是就會比較了解這個世界不是非黑即白？或問我量子力學跟宗教是不是有關？可是我覺得我分得很開，我不會去做這樣的連結，我還是活在現實裡，走路時大部分都在專注於自己不要跌倒之類的。

如果真的要講，我蠻感激我們的存在，因為我所學的東西讓我知道這是沒有必然性的。我們能這樣以一種人形的很奇怪的生物的形式存在，然後在這樣一個環境過一輩子，是機率很低的事情，而且我還蠻開心我是當人，而不是奇怪的阿米巴蟲或外星生物！有些人會從這裡連結到宗教或轉世，但我不會，我就停在這裡。

• 來談談您的研究，伴影月光猜想與 K3 曲面弦論之間是什麼關係？

弦論中有很多的可能性，我們可以挑選特定的四維，然後假設這四維空間是個 K3 曲面。例如說，我們可以把兩個甜甜圈乘起來，在上面做特殊的奇異點，來製造出一個 K3 曲面。這個曲面有一些很有趣的對稱性。從弦論的角度來講，我們可以透過這個過程，找出一個解釋為何有伴影月光猜想的框架。

「把維度乘起來」這個概念很難想像，但這在數學上是成立的。我舉例一個我們能想像的「乘起來」：如果有一個空間是一條線，另一個空間是一個圓，乘起來就變成一個圓柱形，從一個方向剖面可以切出圓，另一個方向則切出線。而在數學上，不管幾維，能不能在紙上畫的出來，都可以這樣操作。

• 如何透過計算，發現捉摸不定的「月光」？

有時候這看似湊巧，一個數學上的函數正好就是弦論某個問題的答案。但其實並不是真的那麼巧，弦論看起來很有彈性，好像什麼都可以解釋，但它其實有非常多結構及限制。

當我在計算一個弦論理論時，它的內部結構可能原本就具有某些特定的性質，然後我再去觀察數學中，有這樣性質的函數可能就只有一兩個，只要再初步算一下，就能知道哪一個是答案。弦論學家日常的計算常常是這樣的，所以這是巧合嗎？是也不是。

• 您曾經發現 23 個新的伴影月光猜想，您對這類題目特別有興趣嗎？

我覺得數學有兩種，有些數學家喜歡系統性的事情，就像蓋房子一樣，在數學裡建造一個很美麗、非常有系統性的結構，可以把很多事情都放入這個結構來理解。

另一種比較少數的，就是喜歡獵奇，去收集分類奇奇怪怪的特殊東西，例如有這些性質的函數在哪裡？可能你算出來就是 5 個，你也不知道為什麼。月光猜想很明顯就屬於這一類。

兩種的樂趣感覺是不一樣的，我覺得應該都很棒，但我可能是屬於偏好獵奇的這種。

• 您的研究連結了物理上的弦論與數學上的月光猜想，您怎麼看待這兩個知識體系的互動？

弦論是一個需要很多數學理論配合的物理理論，它是一個有點繁複的框架，我們什麼都要會一些，才能看懂這個理論。當你把許多不一樣的學門的知識加起來，有時候就會在某一個學門──例如幾何──有意想不到的收穫。

弦論在數學上也扮演探索與找尋新方向的角色，讓數學家有新的發現。雖然最後數學定理的證明還是得仰賴傳統數學方法，但在這二三十年間，我們一直從弦論身上找尋數學研究的新方向或有趣的猜想，看到了弦論與數學之間的互動。

• 剛才一開始提到，您高中只念了一兩年，是因為對學校沒有興趣嗎？

其實我一直都覺得上學很無聊。我小時候臺灣教育和現在很不一樣，一班 50 幾個人，老師必須盡量軍事化管理，大家最好都一模一樣，比較好管理。我和學校一直處於互相磨合的狀況，我自認已經努力配合學校，但學校一直覺得我在反抗，這可能是一個認知上的差別。

舉例來說，我小學的時候不想睡午覺，可是老師說大家都一定要睡午覺，不睡午覺的人要罰抄課文，所以我早上到學校時就會把已經抄好的課文交給老師。我覺得我這樣做是在配合老師的規定，可是以老師的立場會覺得我在反抗，學校教育中我遇到了很多類似的情況。

還有就是不喜歡高中的升學氛圍，同學和老師好像都只有一個活著的目標，就是「考大學」。我當時無法習慣升學氛圍，感覺好像活在平行宇宙一樣。

• 高中休學後，您去唱片行工作，可否談談當時的想法？

我國中開始聽音樂，這是我除了看書之外的重要興趣，我也很快就喜歡上了搖滾樂。高中休學的時候，我唯一的謀生技能可能就是我對音樂的各類知識吧！所以我就去了唱片行，這是唯一一個我會做又有興趣的工作，還好那時候還有很多唱片行（笑）。

• 對音樂的熱忱，讓您與朋友共組了樂團，並擔任鼓手。您是否比較過樂團生活和學術研究之間的異同之處？

有些人覺得我這樣很跳 tone，但我自己覺得還好。音樂和學術都是我發自內心覺得好玩的東西，兩者也有相同之處，例如它們都需要創造性，也都有需要了解的框架。數學需要嚴謹的證明，音樂演奏也需要遵循結構，例如不能掉拍。

音樂領域還有一點和數學類似──玩樂團的圈子也是以男性為主。我們樂團則是只有一個男生，其他都是女生，可能我真的天生對框架有點遲鈍，玩團之後才發現：「怎麼大家都是男生？」

• 也就是說，目前數學學術圈仍是男性主導，在研究路上，您有因為性別而感受到一些衝擊或眼光嗎？您怎麼面對？

有。那感覺很明顯，日復一日地要去面對，尤其是年紀還比較輕、還必須每一天去證明自己的能力的時候，特別有感。

我遇到時的反應就是，在心裡暗罵一句髒話，然後繼續做我要做的事。我不會想改變別人的想法，感覺那是浪費時間，就算環境給我的阻礙是這樣，我還是繼續去做該做的事。

可是有些事情沒那麼簡單，現在我也當過老師，有時候會看到年輕女生在學術界因為性別而被欺負，或遭到不公平待遇、甚至騷擾。

對此我感到心痛，覺得為何我們學術領域還是這樣的狀況？甚至為什麼性騷擾至今還是一個議題？可以確定的是，學術界許多性別不平等問題未受到重視。

• 您現在已經有傑出的研究成果，還會因為性別而遭受質疑嗎？

我現在比較會遇到一個狀況反而是來自學生的質疑。我在荷蘭阿姆斯特丹大學教書時，有時候學生會因為我是女教授，而且我的外表在許多歐洲人眼中看起來就像小妹妹，所以比較容易去挑我的毛病。

在課堂上，下面坐的可能都是男學生，只有一兩個女學生，那個氣氛就會變得很奇怪。例如說偶爾會聽到學生評論我的身材或樣貌。

我有和其他一些在歐洲或美國的女性教授聊過這樣的問題，似乎不少人都有類似的不太愉快的經驗。感覺不是很好。

• 看到您最近的研究和人工智慧（AI）有關，為何會想往這個方向發展？

我有兩個動機。一個就是我真的想深入了解人工智慧。我也可以像普羅大眾，看看 AI 下圍棋，讚嘆「哇！好厲害！」這樣就好，可是我覺得我一定可以真的去理解它，這可能就是數學家的自大吧！

另一方面，我知道對科學研究來說，未來 AI 將會是一個非常重要的工具。這是「在職訓練」的概念，我可能會用到這個新工具，或以後我可能會需要教這樣的課，因為學生是下一代的科學家。因為這些原因，我覺得我需要去訓練自己使用新的工具。在我的領域裡，也有一些有趣的、還沒被解答的科學問題，是 AI 有可能幫得上忙的，我看到了一些潛力。

• 弦論和 AI 感覺差距很大，AI 也可以應用到弦論的研究嗎？

乍看之下，弦論的確比較抽象，也不像其他許多實驗會產生大量數據。但其實弦論有大量的可能性，我認為使用 AI 來在這些巨量的可能性當中搜尋特別有趣的理論，是一個有潛力能夠加深我們對弦論理解的新的研究方法。

而且 AI 的應用絕不僅限於巨量資料。如果是面對一些比較新的挑戰，在沒有現成的演算法可以用的情形之下，可以自己做出需要的功能嗎？這過程我覺得也非常很有趣，而且應該是會有成果的一條路。這種不是那麼顯而易見的事情，我覺得很有挑戰性，也蠻好玩的。

除了用 AI 來幫助物理跟數學的研究之外，我也試著物理研究當做靈感來源，找出新的 AI 的可能性，我覺得這也是一個很有趣的研究方向。我現在有和 AI 的學者合作，嘗試做出一些創新的演算法，真的還蠻有趣的。

• AI 對您而言是全新的領域，您如何面對跨領域遇到的門檻？

一開始會覺得真的要去碰這個新的領域嗎？其實現在也還是偶爾會有這樣的懷疑。我在弦論領域可能已經是專家，但去了一個新的領域，我學得不會比二十歲的人快，要怎麼去跟人家競爭？是不是在浪費時間？

但也會想，與其想這麼多，不如先做再說。到目前為止我做了兩年多，感覺還蠻好的，我有學到東西，也有做出小小的貢獻。

其實我還蠻感激有這樣的學習機會。對我來說當科學家最大的好處就是，去搞懂一個新的東西就是工作的一部分。當科學家雖然蠻辛苦，但就結果論來說，我還蠻開心能當一位科學家！

延伸閱讀

1. Moonshine Master Toys With String Theory | Quanta Magazine
2. Mathematicians Chase Moonshine’s Shadow | Quanta Magazine
3. 林正洪教授演講 一 怪物與月光（Monster and Moonshine），《數學傳播》