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大腦無時無刻在改變:利用大腦可塑性,幫助學會情緒轉化——《改造焦慮大腦》

聯經出版_96
・2022/12/21 ・2796字 ・閱讀時間約 5 分鐘

我們現在已經非常了解,成人的大腦無時無刻在改變、學習,和適應環境所使用的生理/解剖學、細胞學和分子學機制。

但其實在不久前,精確來說是一九六○年代,當時普遍的看法認為成人的大腦無法改變,因為神經系統所有的成長和發展都是在童年時期,到了青少年時期只有一定程度的成長和發展,一旦進入成年期,腦部就不會再改變了。

當時認為神經系統的成長和發展都是在童年,成年後腦部便不會再改變。圖/Envato Elements

實驗證實腦部會有所改變

不過,在一九六○年代初期,加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的神經科學先驅瑪麗安.戴蒙教授(Professor Marian Diamond)和同僚有不同的看法。他們相信成年哺乳類動物的大腦也可以有深刻的變化,只是需要找到辦法來證明。他們想出一個簡易的實驗來測試這個想法。

他們決定將一群成年的老鼠放在被我稱為鼠籠界的「迪士尼世界」中,裡面有很多的玩具且會定期更換,空間很寬敞,還有很多其他老鼠為伴,他們將這個稱之為「豐富的」環境。

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他們將住在豐富環境中的老鼠,和幾隻住在空間較狹小、沒有玩具,而且只有一、兩隻夥伴的老鼠進行比較,而這個環境稱為「貧瘠的」環境。

他們讓成年老鼠生活在這兩個環境中幾個月,待這段時間結束後,他們再檢查老鼠的腦部結構,以查看是否有任何不同。

如果當時其他科學家的看法是對的,他們應該不會看到腦部有任何差異,因為成年哺乳類動物的大腦是不會改變的。但是,如果他們對於「成年動物的腦部有能力改變」的看法是正確的,那就可能會看到腦部的結構有所不同。

戴蒙教授團隊認為,成年動物的腦部有能力改變。圖/Envato Elements

他們的發現改變了我們對腦部的理解:住在「迪士尼世界」籠子裡的老鼠,其大腦經測量後,發現許多部位的尺寸比較大,而且也更發達,包括視覺皮質(visual cortex)、運動皮質(motor cortex)以及其他感官皮質。這是首次有人證明「成年動物的腦部有能力改變」,我們稱之為「成年腦部的可塑性」。此外,戴蒙也證明了,環境中的「物體」和「品質」決定了改變的類型。

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雙向的大腦可塑性

重要的是,這個可塑性是雙向的。

「迪士尼世界」實驗所顯示的改變(證明腦部與生俱來的可塑性)是正向的,表現的方式就是「迪尼士世界」裡生活的老鼠,其腦部尺寸變大(後來的研究顯示還包括:神經傳導物質變更多、生長因子的程度更高,以及血管密度更高)。但是,其他環境或經驗,可能導致成年動物的腦部出現負向的改變。

舉例來說,當你的腦—身體系統缺少刺激的環境,或曝露在暴力的環境中,你就會清楚看到大腦部分區域的萎縮(尤其是海馬迴和前額葉皮質,這一點我們將在第二部中詳細說明),以及神經傳導物質(多巴胺和血清素)減少,這些都是幫助我們控制情緒與注意力的物質。

如果兒童在成長環境中被忽略,那麼他們腦部的突觸數量就會減少(突觸是腦細胞傳遞訊號的連結),使他們的思考(也就是認知)變得更沒效率和彈性,這些都是和智力有關的能力。

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兒童若在成長環境中被忽略,會使思考變得沒效率。圖/Envato Elements

從戴蒙和同僚經典的研究開始一直到現在,成千上萬的實驗都證明了大腦有很驚人的能力,可以學習、成長和改變。了解我們的腦部有可塑性、有彈性、與生俱來就有適應性,使我們相信可以透過「學習」來控制焦慮,甚至是接納焦慮。

的確,我們有能力學習並改變行為,包括我們與焦慮的關係以及焦慮時的行為,善用大腦可塑性,就有可能達到如同上述般正向的改變。

懂得評估、做決定、轉換情緒

大腦的可塑性讓我們有能力學習,如何使自己冷靜下來、重新評估情勢、重新看待想法和感受,以及做出不同、更正向的決定。想一想以下情境:

  • 憤怒——會妨礙我們的專注力以及表現的能力
    或是給予動力、強化注意力,並提醒我們重要的事(也就是該優先處理的事)。
  • 恐懼——會影響我們的情緒,並觸發過去失敗的記憶
    使我們無法專注和聚焦,對個人的表現不利(導致我們在壓力下失常),或是讓人做決定前更為謹慎,並深化思考,創造機會以改變方向。
  • 悲傷——會抑制心情,使我們沒動力、不想要社交生活
    或是可以讓我們知道,對自己來說重要的事,幫助重新安排重要的事,給予動力去改變環境、情勢或行為。
  • 擔憂——會令我們因循怠惰,妨礙實現目標
    或是可以幫助我們調整計畫、調整對自己的預期,變得更務實且以目標為導向。
  • 挫折——可能阻礙進步、妨礙表現,或是令人失去動機
    抑或能刺激、挑戰我們做得更多、更好。

這些比較可能看來有點簡單,但卻讓我們看到一些很棒的選擇,而且可以產生實質的成果。換句話說,我們是有選擇的。

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大腦的可塑性讓我們有能力冷靜下來。圖/GIPHY

通常人們感受到的焦慮有一種特色,那就是會產生負面情緒。還記得前文說過的嗎?「坐立不安」、「悲觀」、「懷有戒心」、「害怕」——這些都是情緒的狀態,一般而言都會帶來不好的感覺。但是,我們並非無法決定自己對這些情緒的反應。

此外,這些情緒不完全都是壞的;事實上,這些情緒能帶給我們重要資訊,即關於心理和生理狀態的。

焦慮的來源是很好的線索,幫助我們認清人生中重要的事。把負面情緒轉為正面情緒,這需要花費心力嗎?是的。但是,這也會讓我們知道對自己來說重要的事。也許擔心金錢是在提醒我們,自己非常重視財務穩定性;或者,擔憂隱私則會讓人知道,原來自己需要充分的獨處時間。

因此,負面情緒其實是在給我們一個機會,阻斷「想法產生情緒,情緒導致行為模式」這個自我毀滅的循環,不要讓這個循環損害我們的壓力反應。而控制焦慮的第一步,就是了解情緒如何運作。

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——本文摘自《改造焦慮大腦:善用腦科學避開焦慮迴路,提升專注力、生產力及創意力》,2022 年 12 月,聯經出版公司,未經同意請勿轉載。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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擁有「控制感」有助於維持心理健康?無助導致的憂鬱又是怎麼來的?——《選擇的弔詭》
一起來
・2023/12/31 ・3327字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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習得無助、控制感,以及憂鬱

提過塞利格曼等人發現的「習得無助」現象,他們進行了一系列動物基本學習歷程的實驗,訓練動物跳過柵欄以避開腳下的電擊。動物通常很快就能學會怎麼做,但有一組動物,因為先前經歷過一連串無法躲避的電擊,所以始終都學不會,牠們甚至放棄嘗試,只是待在原地乖乖接受電擊,而從不試著跳過柵欄。研究者的解釋是,當動物遭受自己無法控制的電擊,就會學到不管怎麼做都無濟於事,這樣的習得無助感會轉移到新情境,即使牠們能夠控制這個新情境,還是會放棄嘗試。

塞利格曼深入研究習得無助現象之後,驚訝地發現,這些無助的動物跟憂鬱症患者有許多共同點,尤其是兩者的消極心態,憂鬱症患者有時連「今天要穿什麼衣服」這樣的小事都力不從心。塞利格曼推論,至少有部分憂鬱症患者是因為經歷過一次強烈的失控感,於是開始相信自己對任何事都無能為力,並認為這種無助感會一直持續出現在各種情境。根據塞利格曼的假設,擁有控制感對於心理健康至關重要。

五十多年前,一項研究以三個月大的嬰兒為受試者,凸顯了控制感的重要性。研究者將嬰兒分成兩組,A 組是有控制權的嬰兒,他們躺在嬰兒床上,頭靠著枕頭,床的上方倒掛著一把半透明的傘,裡面用彈簧黏著幾隻動物玩偶,如果嬰兒轉一下頭,傘裡的燈就會亮起,嬰兒就可以看到那些玩偶在「跳舞」,但一會兒燈就熄滅了。當 A 組嬰兒碰巧轉頭,讓傘裡的燈亮起並看到玩偶,他們就會表現出好奇、開心和興奮的樣子,而且很快就學會利用轉頭來控制玩偶的出現,然後一次又一次重複這個動作,看起來一直都很開心。B 組嬰兒則沒有控制權,只有在 A 組轉頭時,他們床上的燈也跟著亮起,才可以「順便」看到玩偶, 所以 B 組看到玩偶的次數和時間都跟 A 組一樣多,但他們只有在一開始表現得跟 A 組一樣開心,然後很快就因為適應而失去興趣。

研究使用玩偶測試後發現嬰兒的快樂似乎源自於「控制感」。圖/envato

研究者從兩組嬰兒的反應差異,得到下列結論:讓嬰兒一直很開心的原因,並不是會跳舞的動物玩偶,而是控制感。A 組嬰兒之所以對著玩偶咯咯笑個不停,是因為他們似乎知道是自己讓這一切發生,「是我幹的好事,很棒吧,而且只要我想要,隨時都可以再來一次」。B 組嬰兒雖然什麼都不用做就可以看到玩偶,但是卻沒有體驗到這種令人興奮的控制感。

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小嬰兒幾乎無法控制任何事物,既不能任意靠近自己想要的東西,也無法離討厭的東西遠遠地。他們無法靈活控制自己的手,所以抓取或操作物品都很吃力。他們還會無預警地被被東戳戳、西捏捏,或是被抱起又放下。小嬰兒的世界就是只能被動讓事情發生在自己身上,任由別人擺佈。或許正是基於這個原因,當他們偶然發現自己可以控制那麼一點小事, 就異常在意和興奮。

另一項研究以生命的另一端——老年人為受試者,也戲劇化地證明了「控制感」對於幸福快樂的重要性。研究者告訴 A 組養老院的住民必須為自己負責、照顧好自己;B 組住民則被告知他們的一切生活起居都由工作人員打理。此外,A 組每天都要決定一些簡單的事,並照顧一盆植物;B 組則沒有任何決定權,他們的植物也由工作人員照顧。結果,A 組老人(對自己的生活有一定的控制權)比 B 組(沒有控制權)更有活力、更靈敏,主觀幸福感也更高。最引人注目的是,A 組的平均壽命比 B 組多好幾年。可見,從出生到死亡,人都需要擁有對生活的掌控權。 

從出生到死亡,人都需要擁有對生活的掌控權。 圖/envato

無助感、憂鬱和歸因風格

塞利格曼的「無助-憂鬱理論」仍然受到質疑,最大的問題是,並非每個失去掌控感的人都會陷入憂鬱。因此,塞利格曼和同事在 1978 年修正了這一理論,並指出在無助感和憂鬱之間,還存在另一個重要的心理歷程。根據修正後的新理論,人在失敗和失去掌控感之後,會問自己為什麼,像是「為什麼他要跟我分手?」「為什麼我被刷下來?」「為什麼我沒有談成那筆生意?」「為什麼我的成績這麼爛?」。換句話說,人會尋找失敗的原因。

塞利格曼等人認為,人對事情的解釋——即歸因風格(attributional style)大致有兩種,每種風格都傾向接受特定類型的原因,而這些原因不一定跟實際情形有關。根據歸因風格的特性,造成失敗的原因可以分成三個向度:全面或特定、長期或短暫、內在或外在。

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假設你去應徵一份行銷業務的職缺,卻沒被錄取,你在分析自己為什麼會失敗時,下面是一些可能的原因: 

全面:我的自傳和履歷都寫得不好,面試時又很緊張,看來不管找什麼工作都不會被錄取了。

特定:我對那家公司的產品類型不太了解,我得多做一些功課,面試時才能脫穎而出。

長期:我的個性不是很主動積極,也無法擔負責任,這份工作根本不適合我。

短暫:我最近感冒,好幾天沒睡好,面試時狀態不佳。

內在:原本應該可以順利得到這份工作,是我自己搞砸了。

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外在:他們應該早就內定好了,找人去面試只是做做樣子,大家都是去陪榜的。

如果你用特定、短暫、外在因素去解釋自己為何沒被錄取,那麼你對下次找工作的預期會是什麼?你也許會想:如果去應徵自己熟悉的領域,並且保持睡眠充足,自己也更主動機靈一點,而且面試沒有黑箱作業,一切就會很順利。換句話說,這次的失敗經驗不太會影響下次找工作的表現。

反之,假設你用全面、長期、內在角度看待自己的失敗,認為自己的履歷毫不起眼, 面試時老是緊張得說不出話,而且個性太被動,別人都比自己更適合這份工作,那麼你預期的未來就會黯淡無光,你不但沒得到這份工作,接下來要找任何工作都會很困難。

修正後的「無助-憂鬱理論」認為,如果用全面、長期、內在因素去解釋失敗,那麼由失敗或失去掌控所引發的無助感才會導致憂鬱,因為在這種情況下,人有充分理由預期自己將不斷遭遇失敗。既然註定會失敗,那麼每天起床、換好衣服,繼續應徵下一份工作又有什麼意義? 

如果用全面、長期、內在因素去解釋失敗,人有充分理由預期自己將不斷遭遇失敗,那麼由失敗或失去掌控所引發的無助感會導致憂鬱。圖/envato

對上述理論的檢驗已得到令人矚目的結果。人確實會表現出不同的歸因風格,「樂觀者」會將自己的成功解釋為全面、長期、內在因素所致,而認為失敗是由特定、短暫、外在因素造成。「悲觀者」則恰好相反。如果兩個人得到同樣的分數,樂觀者會說「我得了 A」 或「她給我成績打 C」,悲觀者卻說「她給我打 A」或「我得了 C」,因此悲觀者更可能陷入憂鬱。此外,從一個人的歸因風格也可以預測他未來遭受失敗時是否會憂鬱。如果認為失敗的原因是全面性的,就會預期自己在其他生活領域也會遭遇失敗,而如果歸因於特定因素則不會這麼想;如果認為失敗的原因是長期性的,就會預期失敗將一直發生,而如果歸因於短暫因素就不會這麼想;如果認為失敗是跟個人內在因素有關,自尊就會遭受嚴重打擊,而如果歸因於外在因素則不會如此。

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這並不表示,把功勞都歸於自己,把失敗都歸咎於外在環境,就是擁有成功、幸福人生的祕訣。最好的方法是面對現實、做出正確歸因,雖然這樣做可能會造成情緒負荷,但準確分析成敗原因,並找出問題所在,才可能在下一次獲得更好的結果。不過平心而論,在大多數情況下,過度自責確實會造成不良心理後果。正如接下來所要探討的,在擁有無限選擇的世界,人們更容易因為結果不如意而自責。

——本書摘自《選擇的弔詭》,2023 年 11 月,一起來出版,未經同意請勿轉載。

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瀕死大腦的最後波紋——人生跑馬燈的科學證據?
YTC_96
・2023/08/09 ・2578字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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最後波紋。圖/imdb.com

JOJO 的奇妙冒險中,西撒.安德里歐.齊貝林臨死前的「最後波紋」代表著生者最後的思念與力量,是讓 JOJO 粉痛哭流涕的名場景。最後的波紋看似只是作者荒木飛呂彦大師的創作,沒想到神經科學家記錄了瀕死的人類大腦的活動,發現死亡的當下出現有節律的高頻波紋。這些波形和做夢、記憶回憶以及冥想期間發生的腦電圖相似,也彷彿說明最後的波紋是真的存在!

此外,據說人在彌留時能瞬間看到過往的種種回憶,就像人生跑馬燈般快速回顧一生。這些在生死間徘迴所產生的不可思議現象一直是科學家們感興趣的議題。究竟心臟停止後的瀕死狀態(near-death experience (NDE))和大腦活動與意識狀態的關係是什麼?大腦在瀕死狀態時發生了什麼?這是否又能解釋人生跑馬燈的現象呢?

神秘的瀕死經驗

根據瀕死經驗科學研究的奠基者,且有瀕死經驗科學研究之父之稱的布魯斯.葛瑞森醫師(Bruce Greyson),瀕死經驗是一個深刻的主觀心理經驗,通常發生在接近死亡的人身上,處於嚴重的身體,或情緒危險的情況下。這種體驗超越個人自我的感覺,是一種神聖或更高原則的結合。包括脫離身體、漂浮的感覺、完全的寧靜、安全、溫暖、絕對溶解的體驗和光的存在。又甚至可能經歷包括痛苦、空虛、毀滅和巨大空虛的感覺[1-3]

瀕死體驗中反復出現的常見元素是看到一條黑暗的隧道,經歷明亮的燈光,寧靜祥和的感覺。該圖為荷蘭畫家耶羅尼米斯·波希 (Hieronymus Bosch) 的Ascent of the Blessed。圖/wikimedia

即時記錄瀕死的人類大腦活動

過去認為心臟停止後大腦是低活動的狀態,直到約 15 年前左右(西元 2009 年),才記錄到死亡前電流激增(end-of-life electrical surges (ELES))的現象。 但這些紀錄僅來自回溯瀕死期間的測量值,並不是即時記錄臨終患者腦電圖[4]

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大約 10 年前,密西根大學研究員吉莫波吉金(Jimo Borjigin)和其團隊進行老鼠實驗,發現在心臟停止後的前 30 秒,gamma 振盪與 alpha 和 theta 之間的相位耦合在大腦皮質與心臟,以及大腦前端和後端的連接性有增加的現象。這些神經振盪原本都只存在於清醒的生物上,但在瀕死狀態下,這些高頻神經生理活動卻超過了清醒狀態下的水平[5]。 這也說明了在動物在臨死前可能經歷了特殊的體驗。

第一次在人類大腦進行從瀕死到死亡過渡階段的連續腦電圖記錄,則在去年 2 月發表在「老化神經科學前沿」( Frontiers in Aging Neuroscience)。愛沙尼亞塔爾圖大學的勞爾維森特(Raul Vicente)博士及其同事使用連續腦電圖檢測一名 87 歲的患者癲癇並同時進行治療。雖然很遺憾,最後患者心臟病發作並去世了,但他們測量了死亡前後 900 秒的大腦活動,並調查心臟停止跳動前後 30 秒內發生的情況。結果發現,就在心臟停止的前後,出現了 gamma 振盪、theta 震盪、alpha 震盪以及 beta 神經震盪的變化。這結果就和之前的老鼠實驗相當類似[6]

在瀕死狀態下,這些高頻神經生理活動卻超過了清醒狀態下的水平。 這也說明了在動物在臨死前可能經歷了特殊的體驗。圖/ Pixabay

瀕死之際大腦活動激增能否解釋人生跑馬燈?

雖然以上的研究說明,人在死亡前大腦會產生類似清醒狀態時才有的腦波反應,但這些證據並不足以證明人生跑馬燈的存在。為了證實這個現象的可能性,之前提到進行老鼠實驗的吉莫波吉金(Jimo Borjigin)在人類使用相同的計算工具來分析腦電圖信號,並關注腦電圖功率的時間動態、低頻和高頻振盪之間的局部和遠程相位-振幅耦合,以及所有頻段的功能性和定向大腦皮質連接。簡單來說,就是想要知道瀕死時人類大腦和意識以及認知功能相關的腦區是否產生變化。

他們對四位已陷入昏迷的病人進行紀錄,在死亡前,兩名在前額和中央皮質區出現廣泛的 beta 和 gamma 波增加。這兩名病人隨後出現了顳葉中反復出現的大型 beta 和 gamma 波活動,並涉及到體感皮質(somatosensory cortex, SSC)。高頻 gamma 波的振幅與慢速 beta 波的相位之間的關聯是發生在背外側前額皮質(dorsolateral prefrontal cortex)和體感皮質之間。更值得注意的是,gamma 波激增的位置是在和意識緊密相關,由顳葉-頂葉-枕葉皮層組成的後皮質熱區(posterior cortical hot zone)[7]

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一名 24 歲昏迷婦女在移除呼吸器後的的腦電圖變化。
S1:該婦女有呼吸器維持生命,因心臟驟停引起缺氧損傷。
S2: 開始時移除呼吸機,此時出現高頻和高振幅活動。
患者的最後一次心跳發生在右側的 S11 末尾。圖/National Library of Medicine

受限於道德倫理以及醫學技術,科學家們無法直接驗證瀕死大腦產生的腦波狀態是否就是產生瀕死經驗。但至少能確定的是,哺乳動物的大腦可以在瀕死時產生與增強的意識處理相關的神經關聯。

結論

《論語‧先進篇》子曰:「未知生,焉知死?」雖然孔子曾說,活人的事情道理都還不明白,又怎能清楚死亡是怎麼一回事呢?但探討人在生死間徘徊的現象不僅僅是一個科學問題,更代表著意識研究、臨床應用和倫理議題的突破。

透過更精細且長時間的腦電波紀錄追蹤,有許多證據觀察到在人們跨越生死那一瞬間,大腦會試圖做最後的掙扎。人生在世短短數十載,轉眼間便煙消雲散,瀕死的大腦在跨越生與死那鴻溝之前的體驗也是人生謝幕前的最後一次演出。

從瀕死經驗探討人性的電影-別闖陰陽界(Flatliners)。圖/IMDB

參考資料

  1. Greyson, B. (2000). Near-death experiences. In E. Cardeña, S. J. Lynn, & S. Krippner (Eds.), Varieties of anomalous experience: Examining the scientific evidence (pp. 315–352). American Psychological Association.
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Bruce_Greyson
  3. https://en.wikipedia.org/wiki/Near-death_experience
  4. Chawla, L. S., Akst, S., Junker, C., Jacobs, B., and Seneff, M. G. (2009). Surges of electroencephalogram activity at the time of death: a case series. J. Palliat. Med. 12, 1095–1100. doi: 10.1089/jpm.2009.0159
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YTC_96
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從大學部到博士班,在神經科學界打滾超過十年,研究過果蠅、小鼠以及大鼠。在美國取得神經科學博士學位之後,決定先沉澱思考未來的下一步。現在於加勒比海擔任志工進行精神健康知識以及大腦科學教育推廣。有任何問題,歡迎來信討論 ytc329@gmail.com。