拯救孩子不專心！中醫破解4大「分心體質」，從根本打造高專注學霸腦

本文與 Panasonic 合作，泛科學撰文 

●以下科學研究內容作為知識分享，不直接與Panasonic A La Uno全自動洗淨馬桶產品功能連結

在做家務的痛苦排行榜上，「刷馬桶」絕對名列前茅。明明天天都在沖水，但過不了幾天，馬桶內壁邊角總會浮現黃黃的水垢、角落發黑的霉斑，甚至是那些刷掉又長出來的粉紅色污垢（黏質沙雷氏菌）。

許多市售衛浴設備常標榜「神奇抗污」或「永久不沾」，讓人誤以為安裝後便能永保潔淨。然而從材料科學的角度來看，世上並無能使污垢憑空消失的魔法。所謂「耐污」的實質機制，並非打造完全不沾染髒污的材質，而是調整表面的物理與化學屬性，使水垢和微生物難以強力附著。一旦降低了污垢與內壁之間的附著力，透過日常水流沖刷，便能輕易地將髒污帶走。

為什麼污垢「黏不住」？ 

要搞懂為什麼某些特殊表面能做到「耐污」，我們得先像偵探一樣，拆解馬桶裡的髒污究竟是怎麼「抓緊」材料表面的。馬桶內壁的污垢主要有兩大難纏的元兇：

1. 水垢與礦物沉積*1：我們日常使用的自來水中含有鈣、鎂等金屬離子。當水滴在表面經歷反覆的濕潤與蒸發乾燥循環時，這些離子會逐漸結晶析出，變成硬度極高、緊緊「卡」在微觀縫隙裡的礦物質水垢。
2. 生物膜與有機物*2：包含尿液中的無機鹽、油脂殘留，以及細菌入侵後分泌出像超強膠水一般的聚合物，所組成的黏滑防禦大本營。

這兩大類污垢想要在材料上「落腳」，前提是它們必須能在表面找到足夠的附著點與黏合力。那麼，材料科學家是如何讓這些髒污「站不穩」的呢？答案就藏在「表面能（Surface Energy）」與「濕潤性（Wettability）」這兩個核心概念中。

當我們把水滴在某個表面上時，水滴會聚成一顆圓滾滾的水珠，還是迅速攤平開來？這取決於表面的特性：

• 疏水路線（Hydrophobic）*1：具備低表面能的疏水表面，能顯著減少水分子或污染物與表面之間的極性作用力與氫鍵。水滴在這種表面上會因為表面張力而收縮成水珠，當水珠滾動滑落時，就能順便把表面的灰塵與礦物質顆粒帶走，這就是著名的「自清潔效應」。
• 親水路線（Hydrophilic / Superhydrophilic）*2：相反地，極度親水的超親水表面則會強烈地吸引水分子，在材料最外層形成一層薄薄的「水化層（Hydration Layer）」。這層水化層就像是實體的液體盾牌，讓油污、蛋白質或細菌無法直接接觸到材料基底，只能漂浮在水膜上方。

如果要用攀岩來比喻：傳統粗糙的表面就像是有許多凹槽的攀岩牆，髒污就像攀岩者，需要找到落腳點並用力撐住才能攀附；而我們做的是抽掉把手點，或是在把手上塗上潤滑油，讓髒污找不到施力點，自然難以停留。

不給細菌「握手」的機會

解決了水垢，下一個更棘手的對手是「細菌」。

馬桶內壁那些黑黑粉粉、摸起來滑滑的污垢，在微生物學中被稱為「生物膜（Biofilm）」。細菌並不是孤立生長的，當單顆細菌落在表面後，如果覺得環境舒適，它就會開始分泌胞外聚合物（EPS），這是一種天然的超強膠水。細菌們用這種膠水把自己與同伴緊緊黏在一起，並築起堅固的防禦堡壘，這時一般的沖水就很難把它們沖洗乾淨了。

根據《Nature Communications》與《Microsystems & Nanoengineering》的學術期刊研究指出，要阻止生物膜形成，除了化學上的抗菌，材料的「表面微幾何結構」扮演了至關重要的角色。

材料科學領域中有一個著名的「附著點理論（Attachment Point Theory）」：

1. 粗糙與微孔洞表面：如果材料表面存在許多微小的裂縫、氣孔或微米級凹洞，細菌（體積通常約 1 到 3 微米）就會興高采烈地鑽進這些小凹槽裡。這些凹槽不僅提供了極佳的機械咬合支點，還能幫細菌擋掉水流的沖刷。
2. 極致平滑與微結構表面：相反地，如果材料表面做到極致平滑，完全沒有微米級的缺陷；或者反過來設計出尺寸遠小於細菌的奈米結構，細菌的足跡構造（如鞭毛或纖毛）就無法在表面找到穩固的「接觸附著點（Contact Points）」。

當細菌發現自己在這個表面上連「手都握不緊」、隨時會被水流吹走時，它就無法順利定殖並分泌膠水築巢。此外，現代衛浴結構在設計時，也越來越強調「一體成形」與「無接縫工藝」。消除接縫與死角，等於直接拔除了細菌與水垢最喜歡的避風港。

當材料、結構與流體科技組隊聯防 

了解了材料化學與微觀幾何，我們就能勾勒出一座現代耐污馬桶的完整防禦體系：【材料層（低附著力）】+【結構層（無縫平滑）】+【動態流體層（泡沫與水流剪切力）】= 高效清潔！

以市面上備受矚目的 Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶為例，就是將材料科學、結構工程與流體力學發揮到極致的典型代表：

1. 材料層：有機玻璃系新素材

A La Uno 全自動洗淨馬桶採新開發的「有機玻璃系新素材」（以壓克力高分子為基礎研發的衛浴專用材料，這類高分子成形技術亦被廣泛運用於大型水族館高壓觀景窗與飛機機艙罩）。這種材料表面具備極佳的疏水性與耐水垢特性，水滴不易長時間攤平停留；材質堅固、不易破裂，耐刮、不易造成細小傷痕。通過實驗測試，這種素材配合泡沫洗淨，在沖洗後能有效沖刷掉高達 99.99% 的大腸桿菌，從源頭阻斷細菌定殖。

2. 結構層：無接縫工藝與三重防濺防護

在宏觀結構上，A La Uno 全自動洗淨馬桶採用無水箱沖水與便器、溫水洗淨便座一體成型設計，減少傳統水箱與座體之間的結構層次及接縫，並搭配可動迴轉式排水系統完成沖洗。更貼心的是其「三重防護」設計：

• 泡沫防護：在水面上製造一層充沛的泡沫緩衝層，有效抑制男性站立小便時的尿液與污水飛濺；
• 外圍防護：馬桶邊界特別設計了高約 3mm 的水檔，防止液體延著外壁滴落至地板；
• 測漏防護：便座與馬桶本體採用不外露的防護設計，避免液體從縫隙飛濺滲漏。

3. 動態流體層：雙效泡沫洗淨、漩渦水流與 nanoe™ X

當污垢降落在馬桶內壁時，A La Uno全自動洗淨馬桶 的動態流體科技便接手進行徹底打掃。其「雙效泡沫洗淨」會先釋放直徑約 5mm 的「毫米泡沫」包裹並帶走大塊髒污，再透過直徑約 60微米的「微米泡沫」深入微觀縫隙，徹底溶解殘餘的油脂與細微污垢。接著，配合高度清潔力的「漩渦型強力水流」，利用旋轉產生的流體剪切力，一口氣將附著力已被削弱的污垢剝離並沖走。此外，Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶還搭襯了 nanoe™ X 健康科技，釋放氫氧離子有效抑制異味與髒污，維持空氣與內壁的良好衛生狀態。

科技讓生活變輕鬆，但物理法則依然誠實

從材料化學的低表面能設計，到微觀幾何的附著點控制，再到流體力學的水流沖刷，一座現代抗污馬桶的演進，縮影了人類如何運用基礎科學來解決日常生活痛點的智慧。

我們習慣將衛生清潔想像成一場與細菌髒污的硬碰硬死鬥。然而，A La Uno全自動洗淨馬桶 等現代衛浴技術的突破，展示了材料科學的另一種聰明思維：不靠強酸強鹼硬打，而是透過物理與化學邏輯，將「污垢固著」的機率降到最低。

當材料科學與現代衛浴技術結合，刷馬桶不再是一件令人頭痛的辛苦瑣事。透過這些前沿科技的加持，我們得以從繁重的家務勞動中解放，享受更加乾淨、舒適且有品質的日常生活。

*1 參考論文：A metallic anti-biofouling surface with a hierarchical topography containing nanostructures on curved micro-riblets

*2 參考論文：Brushing up functional materials

庖丁如何解牛？

在戰國時期，一位叫做「丁」的廚師（故稱作庖丁）為魏文惠王殺牛。丁廚師宰牛的技術非常純熟，分解牛的動作和進刀的聲響都像是美妙的雅樂。當文惠王詢問為何丁的技藝能如此高超。他解釋道，自己追求的是超越技術的 「道」。

丁說：「一開始宰牛的時候，看到的是一頭牛，三年之後，就不曾看到整頭牛，現在甚至不需用眼睛觀察，只要透過精神，就能依照牛的生理構造來準確運刀進入關節縫隙，將利刃遊走於空隙間，完全不碰撞骨頭以及經絡聚集處。」

而丁的菜刀已經使用超過十九年，宰殺超過上千頭牛隻，但刀刃依舊像剛磨過一樣鋒利。

這原因在於刀刃是幾乎沒有厚度，而關節及組織間都有縫隙，透過刀刃的旋轉能輕鬆有餘地的肢解牛隻，就算遇到骨節錯綜難以下刀處，只要動刀輕微，格外謹慎專注，牛體也能像泥土般剖開散落在地上。

以上的故事是出自《莊子．養生主》的一則寓言，原意是用來說明養生之道。刀刃就好比人的生命與精神，而牛體的結構就是人世間的錯綜複雜與障礙。若是不順應牛體的紋理（自然），拿刀（精神）和骨頭（障礙）強碰撞，只會磨損自己的刀，這提醒我們做事要順應自然規律的道理，不要是非糾纏，才能游刃有餘不耗損精神。庖丁解牛後來也成為一個成語，形容經過長期實踐某件事物後，對其了解透測且掌握了規律，做起來得心應手。[1-3]

乍看之下，庖丁解牛只是一個用來比喻養生和做人處事原則的寓言故事。但丁廚師的精湛刀法，以及其故事中所描述的神乎其技，與匈牙利裔美國心理學家，米哈伊．奇克森特米哈伊（Mihaly Csikszentmihalyi）於 1975 年提出的心流理論（Flow）不謀而合[4]。

心流狀態是什麼？心流狀態產生的大腦神經機制是什麼？這相差超過兩千年的交會又能讓我們有什麼啟示呢？

心流狀態是什麼？

心流狀態是一個正向心理學概念，指的是一種心理流暢的狀態，用來描述全面沉浸且專注投入任務後，所產生的興奮愉悅感。

心流狀態在翻譯上有人稱神馳狀態，或是沉浸狀態。早在心理學家提出心流狀態理論前，我們生活中早已有相似的用語說明這種狀態，英文俗稱 in the zone ，中文則是忘我或是身心合一。在此狀態下，人們對時間的感受性減少，會覺得自己能夠用最佳的狀態發揮潛力，輕鬆地應對挑戰。過程中，人們也可能會對事情有更清晰的目標[4]。

為了實現巔峰表現而全身心投入任務，心流狀態通常伴隨著高度的專注、沉浸感以及在活動中忘我的感覺。要達到心流狀態，人們的技能和面臨的挑戰需要達到一種平衡，並融合行動以及自我覺察，如果一個人的技巧遠遠高於事件挑戰難度，他們只會感受到無聊或是輕鬆。若是事件難度過高，他們則會感受到擔心或焦慮（下圖）。

心流狀態最常見於人們參與具有挑戰性的活動，例如運動、藝術創作、音樂演奏、學習新技能或專注於特定任務。NBA 知名球星麥可喬丹（Michael Jordan）在 1988 年的灌籃大賽上演罰球線飛身灌籃是史上最經典的灌籃場景之一。要能在距離籃框如此遠的距離起跳，並成功灌進那小小的籃框，是一件相當困難的任務，甚至麥可在比賽第一次的嘗試也並未成功。

唯有運動員全神貫注，展現心流狀態才有機會完成如此高難度的表演。此外，在七、八年級生熟知的經典懷舊動畫閃電霹靂車，頂尖賽車手有機會施展出「零的領域」，一種能提高周圍感知能力自然施展高超的賽車技巧，也類似心流狀態。

然而，心流的狀態也會發生在普通的情況下，包含工作或休閒時間從事某些任務時。譬如電腦玩家在玩一款遊戲時，遊玩超過數個小時也不感到無聊、疲勞或飢餓。又或是享受美食時，那好吃到忘我的境界，也常常讓人忘記痛苦並沉浸在幸福感之中（圖三）。如果你正在享受閱讀這篇文章帶來的樂趣，或許你也正處於心流狀態。

大腦是如何影響心流狀態的產生？

心流狀態對幸福感和滿足感有正面影響，能提高工作表現、增加創造力和增進學習效果。過去有相當多關於心流的心理學理論，但若想要心流狀態在工作、生活、又甚至是精神醫學有進一步的廣泛應用，了解心流的大腦神經機制是極其重要的[5]。

暫時性次額葉假說（Transient Hypofrontality Hypothesis）是神經科學家阿恩·迪特里希（Arne Dietrich）於 2004 年提出解釋心流的一個假說 [6]。該假說認為大腦的資源是有限被分配的，而當心流狀態產生時，外顯功能相關腦區如前額葉（負責邏輯推論和執行功能）以及內側顳葉（記憶功能）會降低，但內隱功能相關腦區基底核（控制自主運動）則是升高。該假說認為心流狀態是透過內隱，也就是透過自動化且技能相關的知識來運作，並減少外顯系統如抽象推論和自我反思的歷程。

這就好比當我們學會騎腳踏車，我們不需要知道是怎麼騎的，但當我們一坐上椅墊，踏起踏板，我們身體就自然地駕馭看似很難平衡的腳踏車，而這狀態也如同心流。該假說也被另一個研究團隊透過功能性磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）部分證實，他們發現心流狀態時扣帶皮質（ Cingulate Cortex） 、內側前額葉（Medial Prefrontal Cortex）以及內側顳葉包含杏仁核（Ｍedial Temporal Lobe including the Amygdala）都看到活動下降，而前腦島（Anterior Insula）、額下回（ Inferior Frontal Gyri）, 基底核（Basal Ganglia） 以及中腦（Midbrain）則有活動上升的跡象 [7]。

有趣的是，另一派學者提出了和暫時性次額葉假說完全相反的看法，稱作心流的同步理論（Synchronization Theory of Flow）。神經科學家勒內·韋伯（René Weber）在 2009 的一篇文章認為暫時性次額葉假說過度簡化心流狀態，並且忽略了高度專注在心流狀態時的重要性[8]。在專注時，前額葉會高度活化[9]，說明心流狀態需要注意力相關的腦區網路整合同步。這理論是基於認知神經科學家麥可·波斯納（Michael Posner）在 1987 年的注意力三元理論（Tripartite Theory of Attention）。

此理論模型包含警覺（意識到刺激：前額葉和頂葉（Parietal Lobe））、定向（分配注意力資源到刺激：上下頂葉、上丘（Superior Colliculus）和前視野（Frontal Eye Field））和注意力的執行功能（目標導向的處理，調節警覺和定向網絡：內側前額皮層、前扣帶皮層和外側前額皮層）[10]。後續也有研究進一步證實此理論，透過功能性近紅外光譜技術（Functional Near – Infrared Spectroscopy , fNIRS）[11] 和功能性磁共振成像[7][12]，心流狀態時前額葉網路的活動是上升的。

2020 年，心理學家 Dimitri van der Linden 提出的大尺度網路（Large-scale network）觀點整合了過去心流狀態腦科學的理論[13]。他認為心流狀態的產生需要透過多巴胺和正腎上腺素系統調節內在動機以及情緒反應的引導[14]，接著三個和注意力相關的大尺度的大腦網路的交互作用則是心流產生的關鍵。

這三個大尺度網路分別是默認模網路（Default Mode Network），這與自我察覺有關。第二個是中央執行網絡（Central Executive Network），這和全心投入與專注有關。第三個則是顯著網路（Salience Network），這和分配與協調大腦資源並平衡默認網路和中央執行網路活動相關（下圖）。心流狀態的產生，可能與大腦網路模式不斷的切換而達到的一種和諧穩定有關。

心流狀態是一個非常複雜的現象，目前的研究主要探討心流狀態產生時的現象和神經反應的相關性。未來仍需要更進一步的研究，來解析心流狀態是否能透過外部操弄的方式，譬如穿顱磁刺激術（Transcranial Magnetic Stimulation）（下圖），來創造並改善人們生活。

心流作為養生之道，呼應庖丁解牛

心流狀態被認為能促進正向心理來提高專注度以及愉悅感，不論是數千年前的庖丁、籃球之神喬丹、又或是一般人，每個人或多或少都曾經體會過那種難以用言語的心流狀態。透過現代科學測量儀器，我們有機會能更進一步了解大腦是如何產生心流，提高生活和工作的品質，來達到莊子提倡注重內在精神的養生之道。

參考文獻：

1. 庖丁解牛 – 維基百科，自由的百科全書 (wikipedia.org)

2. 庖丁解牛 – 教育百科 | 教育雲線上字典 (cloud.edu.tw)

3. 庖丁解牛（古代寓言）_百度百科 (baidu.com)

4. Flow (psychology) – Wikipedia

5. Brain activity during flow : A systematic review (diva-portal.org)

6. Neurocognitive mechanisms underlying the experience of flow – ScienceDirect

7. Neural signatures of experimentally induced flow experiences identified in a typical fMRI block design with BOLD imaging | Social Cognitive and Affective Neuroscience | Oxford Academic (oup.com)

8. Theorizing Flow and Media Enjoyment as Cognitive Synchronization of Attentional and Reward Networks | Communication Theory | Oxford Academic (oup.com)

9. Typologies of attentional networks | Nature Reviews Neuroscience

10.  Isolating attentional systems: A cognitive-anatomical analysis | SpringerLink

11. Brain activity during the flow experience: A functional near-infrared spectroscopy study – ScienceDirect

12. Neural correlates of experimentally induced flow experiences – ScienceDirect

13. Go with the flow: A neuroscientific view on being fully engaged – Linden – 2021 – European Journal of Neuroscience – Wiley Online Library

14. Frontiers | The Neuroscience of the Flow State: Involvement of the Locus Coeruleus Norepinephrine System (frontiersin.org)

想像一下，你只是在專心聽故事，即使其他人不在同個空間一起聽。但你們的心率卻會不自覺地同步，你相信有這麼神奇的事嗎？

在過去研究中 [1]，科學家就發現當人們在同個空間，一起看電影或現場表演等共同體驗活動，大家的心律和呼吸等身體機能就會不自覺地同步。甚至，只要和另個人交談 [2]，你和對方的大腦活動、心率也會同步。

最新發表在細胞報導（Cell Reports）的研究 [3]，就發現參與者們只是聆聽故事，甚至不在同個空間，他們的心率也會同步。要能引發心率同步的狀況，有個前提：參與者必須非常專心。

只要靠聽故事，心率就能同步？

人們彼此會傳遞共同情緒等共感現象，長期以來科學家假設是源於我們大腦的社交天性。紐約市立學院教授、論文共同作者帕拉（Lucas Parra）就表示，過去有很多文獻指出，人們的生理機能會相互同步。但人要在以某種方式互動，並實際出現在同個地方。

但是帕拉也提到，我們的研究發現「這種現象要廣泛得多」，當人們只是專心聽故事、大腦處理這些刺激的同時，心率就會出現相似的變化。共同作者之一的西特（Jacobo Sitt）也補充，這是認知功能所驅動人的心率上升／下降，反而和故事情節所引發的情緒並不相關。

而心率同步的前提，就取決於參與者是否專注聽故事，並思考接下來會發生什麼。因為我們的心率波動，有部分是由意識處理所驅動的，而大腦會對這些刺激做出反應。

「注意力」是真正影響心率的因素

研究者進行一系列四項實驗，來探索意識和注意力在同步參與者心率中的作用。首先，研究者讓參與者們（彼此之間沒有互動），聆聽法國小說家凡爾納（Jules Verne）的科幻作品《海底兩萬里》（Twenty Thousand Leagues Under the Sea）的有聲書。

「他們的心率會根據故事劇情而變化」研究者也透過心電圖（EKG）的測量發現，當參與者聆聽故事時，大多數參與者在故事到達特定劇情時，都會表現出心率增加／減少。

你可能會覺得，欸！這個實驗打臉前面論文作者西特所說，心率和情緒變化不相關的說法。於是，他們進行第二項實驗，讓參與者觀看具有教育意義的教學影片，這基本上就不會引發情感變化。

去除情感變化的因素後，發現注意力是真正影響心率的因素。一開始，研究者先讓參與者專心觀看教學影片，大家的心率表現出類似的變化。有專心的情況，那也要測測看參​​與者在不專心時看影片，心率會不會同步。結果，幾乎所有參與者的心率同步情況都下降了。

光看心率是否同步，可以預測植物人的預後狀況嗎？

為了進一步測試注意力和記憶力的關係。在第三個實驗中，參與者分別要在專心、不專心的情況下，聆聽故事，並回想剛剛故事中的細節。結果發現參與者心率波動的情況，可以預測他們在回答有關故事問題時的表現。這也說明心率的變化，正是反映大腦是有意識地處理故事的訊號。

在最後一項實驗和第一個實驗類似，但不同的是，研究者找來有意識障礙的患者（像是昏迷或是處於植物人狀態）參與。多年來，這些患者可能是處在沒有反應的狀態。

然而，研究者想透過播放有聲書，測量 19 位患者們的心跳，來預測他們的預後情況。雖然患者的心率同步狀況明顯遠低於健康對照組，但有趣的是，其中只有 2 名患者表現和音檔同步的能力。

研究者在六個月後回訪，其中一位已經去世，另一名則完全恢復了意識和語言能力。剩下的 17 名患者中，只有 1 名非同步患者醒來，但他們無法說話。

西特也提到，雖然這項研究仍在非常初步的階段，但能夠想像這是個非常簡單的測試。可以運用實驗來測量大腦功能。而且實驗也不需要太多設備，甚至可以在救護車上進行。當然，這還需要對更多處於不同意識下的病患，進行實驗，並和 EEG、fMRI 等進行比較與驗證。

帕拉則表示，這項研究發現故事可以透過大腦功能，來影響我們的生理。不僅展示大腦與身體兩者的聯繫是多麼密切之外，且未來這類研究也能夠幫助我們更廣泛地理解大腦是如何影響身體，同時對於理解正念（mindfulness ）是如何和大腦與身體聯繫的，都是可以深入研究的議題。

參考資料

•  Hasson, U., Nir, Y., Levy, I., Fuhrmann, G., & Malach, R. (2004). Intersubject synchronization of cortical activity during natural vision. Science (New York, N.Y.), 303(5664), 1634–1640. https://doi.org/10.1126/science.1089506
•  Zhang, J.R., Sherwin, J., Dmochowski, J., Sajda, P., & Kender, J.R. (2014). Correlating speaker gestures in political debates with audience engagement measured via EEG. In Proceedings of the 22nd ACM international conference on multimedia (pp. 387–396). ACM, 2654909.https://dl.acm.org/doi/10.1145/2647868.2654909
•  Pérez P, Madsen J, Banellis L, et al. Conscious processing of narrative stimuli synchronizes heart rate between individuals. Cell Rep. 2020;36.  doi:10.1016/j.celrep.2021.109692