冷知識沒路用？誰說的？：《科學詭案調查局》導讀——2021 台積電盃 青年尬科學／「科普書籍閱讀寫作競賽」優選導讀文

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他外遇，便被老婆私刑去勢。先送蘇托莫醫師綜合醫院（Dr. Soetomo General Hospital）急診室，經歷二次泌尿科手術，並數度造訪精神科門診，療程可謂一波多折。根據個案報告作者耐人尋味的描述，這名 35 歲的印尼男子沒有報案，夫妻也未對簿公堂，「所以感情堪稱和睦」。且不論該說法是否合理，因為此處罪證確鑿，兇嫌坦承犯案，又無法律訴訟，^[1]實說用不上鑑識科學。因此，本故事歸類在精神個案系列，關懷男子受創的心靈。（延伸閱讀：〈鑑識故事系列：命根子沒了？！狗咬或自宮？〉）

幻肢勃起

正常狀況下，腦部能透過神經系統，感受陰莖的狀態。^[2]現在接收感官訊號的要道斷了，必須及時搶修。泌尿科事先告知男子，倘若陰莖重接術（penile reimplantation）失敗或感染，裝回去的部份得再切掉。復原期間，正養精蓄銳的腦部特定皮質迴路，不曉得受到何方刺激，竟迎來天大的驚喜：術後 2 天，男子立刻「察覺」勃起功能滿血回歸，對結果萬分滿意。無功不受祿的泌尿科醫師，深知就是華陀再世，亦無此神力，不禁懷疑男子經歷了幻肢勃起（phantom erection），^[1]這種觸幻覺（tactile hallucination）。^[3]隔日，便將他轉診。^[1]

過去美國也曾有類似病例：一個男人在 44 歲移除陰莖。64 歲時告訴醫師，自己 20 年來一直有逼真的幻肢勃起。逝去的器官平常缺乏存在感，但若有漂亮女孩路過，便活躍到他得親眼確認是不是誤會了什麼。不過，醫師似乎未採取任何行動。^[3]

調適障礙症

精神科初診時，印尼男子抱怨陰莖疼痛，心情略受影響。除此之外，他的口語、思路，以及認知人、時、地的定向力等都正常，而且當下沒有幻覺。然而 3 天後，他開始煩惱手術是否失敗。精神科醫師認為男子得了伴隨焦慮與憂鬱情緒的調適障礙症（adjustment disorder with mixed anxiety & depressed mood），並提出下列建議：^[1]

• 婚姻諮商：這是一種協助改善伴侶關係的心理治療，著重於兩人之間的性愛、溝通、問題處理與衝突平息等。對此個案來說，還要面對下體受創所帶來的衝擊等挑戰。^[1]
• 支持性心理治療：幫助病患及配偶調適手術造成的心理影響。^[1]
• 家庭心理教育：使病患和伴侶瞭解診斷，以及相應的治療選項和調適方法。^[1]
• 放鬆技巧：教導病患如何放鬆，並調節自己的情緒。^[1]
• 精神藥物學：每天早晨口服抗憂鬱劑fluoxetine。^[1]

幻肢疼痛

過沒幾天，精神尚不穩定的男子，因組織壞死（照片），同意接受陰莖切除術（penectomy）。命根子沒了，他卻依然「感覺」到那裡的痛楚，甚至以為是縫線脫落所致。這種幻肢疼痛（phantom limb pain），通常發生在截肢手術後的頭幾日。^[1]殘肢的神經過度亢奮，並長出神經瘤（neuromas）；脊髓在中央敏感化（central sensitisation）的過程中，增加神經活動，擴大感受範圍，變得異常敏感；腦部則進行皮質重組（cortical reorganisation），讓對應斷肢原處的皮質，改為負責鄰近部位，於是殘肢的痛覺可能轉移到不復存在的斷肢，也就是幻肢上。^[4]

精神科回診時，男子心情奇差，只想盡快痊癒復工。醫師見他病況惡化，就更強調持續治療的重要性；並透過婚姻諮商，協助他們夫妻學習彼此忍讓，重建關係。同時，處方調整為具有止痛和抗憂鬱效果的 amitriptyline；以及抗焦慮的 clobazam。一個半月後，男子在老婆的陪同下回到診間。他向精神科醫師表示，自己已經好轉，並逐漸接受現況。^[1]

參考資料

1. Arizona P, Yulianti E, Fithriyah I. (2023) ‘Psychiatric Approach in Phantom Erection Postpenectomy Patient’. Case Reports in Psychiatry, 4113455.
2. Shindel AW. (MAY 2022) ‘Erectile Dysfunction’. UCSF Health, University of California San Francisco.
3. Fisher CM. (1999) ‘Phantom Erection After Amputation of Penis. Case Description And Review of The Relevant Literature on Phantoms’. Canadian Journal of Neurological Sciences, 26(1):53-6.
4. Hanyu-Deutmeyer AA, Cascella M, Varacallo M. (04 SEP 2022) ‘Phantom Limb Pain’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.

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有一天，莊周夢見自己變成蝴蝶，能翩翩飛舞感受非常的真實，甚至都忘了自己其實是莊周。但夢醒後才發現原來自己還是莊周，不是蝴蝶。由於夢境太過真實，他一時間相當迷惘，搞不清楚自己到底是做夢變成莊周的蝴蝶，還是夢見變成蝴蝶的莊周。

莊周和蝴蝶、現實與虛假，一定是有區別的，但卻在夢境以及現實間混而為一，這也是萬物的交融以及轉化。莊子在《齊物論》透過故事的形式，想要告訴我們萬物皆可同化，達至齊一的境界，人生變幻無常。

既然如此，那所謂的真實和虛幻又有什麼不同呢？這篇文章我會從哲學、心理學、以及神經科學的層面來討論。

主觀感受是大腦對真實世界產生的模擬實境

從生物學來看，我們的感覺以及感知是透過大腦的神經活動對應外界環境所產生表徵^[1][2]。因此，美國哲學家、數學家與電腦科學家希拉里．普特南（Hilary Whitehall Putnam）就在《理性、真理和歷史》（Reason, Truth, and History）書中提出一個思想實驗，稱作缸中之腦（Brain in a vat），又或是桶中之腦（brain in a jar）。

假設我們存在一種技術，能將大腦從人體取出，放置在充滿培養液的桶子內維持其生理活性，並能透過超級電腦將真實大腦接收的電訊號完全複製並連結到缸中之腦。超級電腦會提供一個模擬的真實環境（譬如走路），讓缸中之腦能以為自己還控制著身體的主人並在真實的世界活著（圖一）^[3]。

此思想實驗常常用來作為哲學懷疑論（philosophical skepticism）和唯我論（Solipsism， 一種認為只有自我是唯一真實存在的哲學理論）的論證（argument）。因為從大腦的角度，不論我們是在真實世界走路，抑或是在缸中接收走路的電訊號，我們都認為自己正在走路，大腦無法知道自己是顱中之腦還是缸中之腦，也因此我們無法得知何謂真實與虛假。

有趣的是，透過現今的神經科學技術，科學家們也能在小鼠腦中的海馬迴（hippocampus）上，透過刺激記憶痕跡（memory engram）來製造真實世界並未學習過的虛假記憶^[4]。

身體的「歸屬感」是一種大腦產生的假象

上述的思想實驗又或是動物實驗都存在一個很大的盲點，那就是並沒有真正的人（又或是各位讀者）能證明自己主觀的感受是被大腦牽著鼻子走。思想實驗是存在於假想的情境，科學上並未提供驗證。即便動物實驗測量了的動物行為表現，我們仍舊無法得知動物真正的主觀感受和行為是否一致。

我們常認為自己感受的一切理所當然存在，就如同我們能感受自己的四肢的存在，並隨意的指揮身體的移動，從沒思考過其存在的真實性。

1998 年，美國賓州的心理學家馬修．伯敏尼（Matthew Botvinick） 和強納森・考亨（Jonathan Cohen）就在《Nature》期刊發表了一個簡短的通訊，透過了一個經典的橡膠手錯覺（rubber hand illusion）實驗^[5]，讓我們知道原來我們身體的感知，其實也是大腦塑造的一種假象。

此研究獲得極大迴響，也影響後續許多哲學理論、心理學、神經科學、以及醫學工程的發展，至今（1998-2022）甚至引用次數已將近五千次。

橡膠手錯覺實驗的操作非常容易，只需要準備一隻假手，一塊不透明的隔板，以及兩支毛筆刷。接著，將假手放在面前的桌子，並透過隔板將自己的手藏在隔板旁不讓自己看到，然後讓另一位夥伴用毛筆刷同時你的真手以及假手，過程中我們必須一直盯著假手。

過了一陣子後，實驗者會開始有假手才是自己真的手的錯覺，甚至當對方用鎚子敲打假手時，我們會有疼痛感。也有研究指出透過橡膠手錯覺，能用來調控痛覺達到止痛效果^[6]。

橡膠手錯覺的進一步應用甚至能讓實驗者產生自己有三隻手的錯覺^[7]，此現象稱作畢博布羅克斯錯覺（The Beeblebrox illusion），命名概念取自銀河漫遊指南一位擁有三隻手的角色柴法德．畢博布羅克斯（Zaphod Beeblebrox）^[8]。

橡膠手錯覺所帶來的身體轉移錯覺現象（body transfer illusion）說明了我們感受到的肉身其實只是大腦產生的一種假象，我們甚至能將自己的身體一部分移轉到虛擬的影像^[9]上，讓自己出現類似靈魂出竅、遊離出身體的現象^[10]，又或是和別人身體交換的感覺^[11]。這個現象也說明了在適當的實驗操作下，我們想要體驗莊周夢蝶是極有可能辦到的。

大腦內的幽靈——幻覺

為了驗證人們所謂的真實，必須要能針對相同事物與環境進行描述，且大多數的人能給出相似的答案。同時能用超過一種感官驗證該事物的存在。

舉例來說，要確認我面前的是一顆真正的蘋果，除了我眼睛看到外，我甚至能聞到其香味，又或是拿起來吃下肚，而且不只是我，路上隨便的一個人也能和我一樣對該蘋果進行類似的描述。但若是我說眼前的是一顆真的蘋果，但卻發現伸手拿也拿不到，且周圍朋友也說根本沒看到任何蘋果，這就代表著很有可能我出現幻覺（hallucination）。

這邊的幻覺指的是擁有非外界刺激產生的感知，包含聽到、看到、又或是感受到實際並不存在的東西。產生幻覺的人雖然自認該感覺是真實的，但從旁人來看，我們能清楚知道那是虛假不存在的，也因此研究幻覺的大腦神經機制將有助於幫助我們了解那種說不出的「真實感」，到底是如何在大腦被建構出來。

在南北戰爭結束後，美國醫師塞拉斯．威爾．米切爾（Silas Weir Mitchell）在 1866 年的七月《亞特蘭大月刊》（Atlantic Monthly）刊登了一篇喬治‧迪德羅（George Dedlow）北軍中尉被截肢切掉雙腳卻感受到其仍存在的故事^[12]，並開始用感覺幽靈（sensory ghosts）以及幻影（phantoms）來定義之。

在今日我們稱此幻覺為「幻肢」，是人類失去身體部位後所產生的一種幻覺，會使人感覺失去的部份依舊附著在軀幹上，並與身體一起移動。統計上發現超過八成的截肢患者都會出現幻肢的現象。幻肢產生的神經機制目前還尚未完全清楚，但普遍認為是和截肢後大腦皮質的重組（cortical reorganization）有關^[13]。

幻覺的出現也與精神疾病、神經退化性疾病或是物質濫用有關。

思覺失調症（schizophrenia）的病人有大約八成曾經出現過幻覺，尤其是幻聽^[14]。巴金森氏症（Parkinson’s disease）的病人大約七成五左右也會出現幻覺，尤其是幻視^[15]。

迷幻劑（hallucinogens）、K 他命（ketamine）、致譫妄藥（deliriants），具有阻斷大腦神經傳導物質乙醯膽鹼（acetylcholine, ACh)）的物質的抗膽鹼劑（anticholinergic agents）^[16]，甚至過量攝取咖啡因（caffeine）^[17]的報導與幻覺出現有關。

由於幻覺的成因種類太過複雜，目前在神經科學上還不清楚其詳細的機制。目前認為是和失常的訊息整合，以及接收周邊感覺刺激訊息的初級感覺區域有關，其中出現幻覺的巴金森氏症病人就與感覺整合區、視丘（thalamus）在結構上的變化以及多巴胺濃度失調有關^[15]。一般幻聽和幻視症狀的人在初級聽覺以及視覺皮質上則出現自主的反應^[18]。

總結

從莊周自身的角度來說，不論是蝴蝶又或是莊周，他的主觀感受的真實感是真正存在於他的大腦。大腦塑造的真實感，從定義上來看就是一種神經表徵，這和物理真實世界引發的神經反應，又或是人工刺激大腦後產生的虛擬實境世界並無差異。

透過幻覺的研究，科學家們發現和感覺區域的異常以及神經傳導物質的失調有關。真實與虛幻或許不只是一個哲學問題，也是一個科學問題。

參考文獻

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Sense
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Perception
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Brain_in_a_vat
4. Liu X, Ramirez S, Pang PT, Puryear CB, Govindarajan A, Deisseroth K, Tonegawa S. Optogenetic stimulation of a hippocampal engram activates fear memory recall. Nature. 2012 Mar 22;484(7394):381-5. doi: 10.1038/nature11028.
5. Botvinick M, Cohen J. Rubber hands ‘feel’ touch that eyes see. Nature. 1998 Feb 19;391(6669):756. doi: 10.1038/35784.
6. Fang W, Zhang R, Zhao Y, Wang L, Zhou YD. Attenuation of Pain Perception Induced by the Rubber Hand Illusion. Front Neurosci. 2019 Mar 22;13:261. doi: 10.3389/fnins.2019.00261.
7. Guterstam A, Petkova VI, Ehrsson HH. The illusion of owning a third arm. PLoS One. 2011 Feb 23;6(2):e17208. doi: 10.1371/journal.pone.0017208.
8. https://www.nationalgeographic.com/science/article/the-beeblebrox-illusion-scientists-convince-people-they-have-three-arms
9. Slater M, Perez-Marcos D, Ehrsson HH, Sanchez-Vives MV. Towards a digital body: the virtual arm illusion. Front Hum Neurosci. 2008 Aug 20;2:6. doi: 10.3389/neuro.09.006.2008.
10. Lenggenhager B, Tadi T, Metzinger T, Blanke O. Video ergo sum: manipulating bodily self-consciousness. Science. 2007 Aug 24;317(5841):1096-9. doi: 10.1126/science.1143439. 
11. Petkova VI, Ehrsson HH. If I were you: perceptual illusion of body swapping. PLoS One. 2008;3(12):e3832. doi: 10.1371/journal.pone.0003832. 
12. https://www.theatlantic.com/magazine/archive/1866/07/the-case-of-george-dedlow/308771/
13. Ramachandran VS, Hirstein W. The perception of phantom limbs. The D. O. Hebb lecture. Brain. 1998 Sep;121 ( Pt 9):1603-30. doi: 10.1093/brain/121.9.1603.
14. Montagnese M, Leptourgos P, Fernyhough C, Waters F, Larøi F, Jardri R, McCarthy-Jones S, Thomas N, Dudley R, Taylor JP, Collerton D, Urwyler P. A Review of Multimodal Hallucinations: Categorization, Assessment, Theoretical Perspectives, and Clinical Recommendations. Schizophr Bull. 2021 Jan 23;47(1):237-248. doi: 10.1093/schbul/sbaa101.
15. Weil RS, Reeves S. Hallucinations in Parkinson’s disease: new insights into mechanisms and treatments. Adv Clin Neurosci Rehabil. 2020 Jul 13;19(4):ONNS5189. doi: 10.47795/ONNS5189.
16. https://en.wikipedia.org/wiki/Hallucination#cite_note-17
17. Crowe, S. F., et al. “The effect of caffeine and stress on auditory hallucinations in a non-clinical sample.” Personality and Individual Differences 50.5 (2011): 626-630.
18. Zmigrod L, Garrison JR, Carr J, Simons JS. The neural mechanisms of hallucinations: A quantitative meta-analysis of neuroimaging studies. Neurosci Biobehav Rev. 2016 Oct;69:113-23. doi: 10.1016/j.neubiorev.2016.05.037.

國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!

• 作者／汪漢澄
• 繪者／宋明憲

不同的人，或說不同群體的人，面對同一個不尋常的現象，經常會做出不同的解讀，解讀的方式則往往取決於個別的文化背景以及個人想像。

比方說，有人說他老是看到一些別人看不到的東西，像是有白衣女在空中飄來飄去，或別人的身上輻射出彩色光芒，在早期的社會中，這人很有可能就會被帶到廟觀裡燒香收驚，或是被認為具有「陰陽眼」的天賦，可以協助別人「跨界溝通」。

然而在另外一些文化裡，類似的事件卻能夠觸發科學家長期的想像以及研究。

兩百多年前的幻覺紀錄

十八世紀，在日內瓦共和國（今屬瑞士）有一位很傑出的博物學者兼哲學家夏勒．波內^[註1]。他本身是法學博士，卻一輩子都從事熱愛的科學、哲學研究跟寫作，並且成果斐然。他創造了葉序（phyllotaxis，植物葉子的排列方式）這個植物分類系統，發現了一些昆蟲的單性生殖現象，觀察到毛毛蟲與蝴蝶是通過小氣孔來呼吸；他更是第一個在生物學中使用「演化」（evolution）這個詞，還首先提出了地球史學中的生物大滅絕理論。

夏勒．波內在 1760 年的著作《關於心智體系的分析研究》（Essai Analytique sur les Facultés de l’Ame）中，記錄了過去沒有人描述過的特別病例，病人就是波內八十七歲的祖父。

這位老紳士身體不錯，行動如常，神智清明，但因為兩眼患有嚴重白內障，幾乎全盲。老人雖然看不見外界的任何東西，眼前卻時不時浮現一些影像，例如男人與女人、鳥、馬車、房子、掛毯、鷹架等等，非常生動。老先生說這些東西倏忽而來，倏忽而去，時遠時近，時大時小，動來動去，變幻無常，但都非常逼真，就跟眼前真的有這些東西一樣。雖然影像真假難辨，老先生卻心裡雪亮，明白那些都只是幻覺，絕不會把它們當成是真的。

夏勒．波內在書中提出自己對這一奇特症狀的高明解讀：

這一切的一切，應該都存在於與視覺有關的那一部分大腦之中。不難想像，有某種身體的因素，牽動了我們心智中某些敏感的纖維，就是我們平常看到物體時所牽動的那些纖維，以致產生了可以亂真的物體形象。但只要其他負責思考的那部分纖維沒有被牽動，我們的心智就不會搞不清這些影像的真假了。

兩百多年前，沒有醫學專業背景的夏勒．波內，首度對人的「視幻覺」這一奇特現象提出了科學解釋。

當然，視幻覺與聽幻覺這些「無中生有」的症狀，在精神病患者或是失智症老人身上是很常見的，古已有之。而人們（包括醫師）在過去也很自然地接受這類病人會看到一些不存在的東西，聽到一些不存在的聲音。畢竟病人的神智是有問題的，不是嗎？

然而夏勒．波內確知自己的祖父只有視力缺損，神智與精神狀況是完全正常的，正是這一點，讓波內這位愛智者開始思索「幻覺」的本質。可惜從那之後，波內的觀察與想法沒能受到世人的關注，被忽略了一百多年之久。

不請自來的視覺訊息

同樣居住在日內瓦，但比夏勒．波內晚了超過一個半世紀的瑞士神經兼精神科醫師喬治．德．莫西爾^[註2]，在視幻覺的研究方面很有建樹，診治過不少有視幻覺的病患。他十分佩服前輩老鄉夏勒．波內當初的創見，所以就在一九六七年發表的論文當中，把這種「智能與精神正常，但因眼疾導致視覺障礙的人所產生的複雜視幻覺」命名為「夏勒．波內症候群」，以茲追念前賢。

莫西爾在論文中寫道：

視幻覺絕不能單用視覺的減少來解釋，它一定是因為大腦的變化而產生。

從那時開始，這個從夏勒．波內以來一脈相承的看法，就被科學界廣泛接受了。

人們一旦開始留意夏勒．波內症候群這個奇特的現象，就發現它其實並不罕見，甚至可以說相當普遍。後來的學者統計，在年長族群的視覺障礙，尤其是因為視網膜的中央凹（fovea）處的病變所導致者，有 10％ 以上（甚至有人認為高達 40％）會出現視幻覺。視網膜的中央凹負責視野的中心區，也就是看得最清晰、對我們的視力最重要的部分。此處的病變會讓患者的中央視野看不見，但位於視野周邊的景物則相對看得比較清楚。

視網膜病變好發於上了年紀的人，其中又有不低的比例會產生夏勒．波內症候群，可想而知，各行各業的人都有機會得到這毛病，醫師與學者也不例外。

澳洲的傑出神經生理學家波克^[註3]，自己就得了視網膜病變引起的夏勒．波內症候群，他以他的第一手經驗，詳細記錄自己的病程以及視幻覺的內容，還把它們描繪出來，並提出對這種幻覺的理論，寫成很有分量的論文，於 2002 年發表。波克認為夏勒．波內症候群的產生，是來自於腦部視覺相關皮質的「傳入阻滯」（deafferentation）——意思就是說，正常應該由視網膜經過視神經而傳到大腦的視覺訊號，現在因眼睛生病沒傳進來，那麼本來時時刻刻都等著接收這些電訊號的視覺相關皮質，就會感到十分空虛而作怪起來。它的神經細胞興奮度提高，無中生有，自發性發出視覺訊號，讓患者以為自己看到了東西。

註解

1. 夏勒．波內（Charles Bonnet，1720‒1793）：日內瓦博物學家，首將演化概念納入生物學範疇。
2. 喬治．德．莫西爾（Georges de Morsier，1894‒1982）：瑞士神經兼精神科醫師，以研究視幻覺而知名。
3. 大衛．波克（David Burke）：澳洲神經生理學家。

——本書摘自《大腦不思議》，2022 年 12 月，方寸文創出版，未經同意請勿轉載。