認知功能與新皮質

人類優越的認知功能，是我們與我們的靈長類親戚最大的差別。我們的視覺和聽覺能力與猴子相似，但只有人類會使用複雜的語言，製造複雜的工具如電腦，以及能夠探討演化、遺傳和民主之類的概念。

弗農・蒙卡索（Vernon Mountcastle）認為，新皮質中每一個皮質柱都執行相同的基本功能。果真如此，在某個基本層面上，語言和其他高階認知能力，與視覺、觸覺和聽覺能力是一樣的。這不是顯而易見的事，閱讀莎士比亞的著作與拿起一個咖啡杯看來並不相似，但根據蒙卡索的想法，兩者基本上是同一回事。

蒙卡索知道皮質柱並不完全相同，例如從手指獲得輸入的皮質柱，與理解語言的皮質柱有物質上的差異，但兩者相似之處多過差異。蒙卡索因此推斷，一定有某種基本功能支撐新皮質所做的一切——並非僅限於感知，還包括我們視為屬於智能的所有能力。

視覺、觸覺、語言、哲學之類的不同能力本質上相同，這樣的想法是許多人難以接受的。至於這背後的共同功能是什麼，蒙卡索沒有提出他的想法，而答案實際上也很難想像，人們因此很容易忽視他的理論或直接否定。

例如語言學家就經常把語言說成與所有其他認知能力不同；如果他們接受蒙卡索的想法，他們可能會尋找語言與視覺能力的共同點，以便更好地認識語言。對我來說，蒙卡索的想法令人興奮到不容忽視，而我發現，實證證據壓倒性地支持這個想法。

我們因此面對一道引人入勝的謎題：什麼樣的功能或演算法，可以創造出人類智能的所有方面？

我們如何處理對抽象事物的認知？

到這裡為止，我陳述了一個理論，說明皮質柱如何習得實物——例如咖啡杯、椅子、智慧型手機——的模型。這個理論說，皮質柱為每一個觀察到的物體創建參考框架。如前所述，參考框架就像一個無形的三維網格，圍繞著一個物體並附在它上面。參考框架使皮質柱得以習得物體各個特徵的位置，這些特徵界定了物體的形狀。

較抽象而言，我們可以視參考框架為組織任何類型的知識的一種方式。咖啡杯的參考框架對應一件我們看得見、摸得到的實物，但參考框架也可以用來組織關於我們無法直接感知的事物的知識。

想想那些你知道但不曾直接感知的事物，例如你如果學過遺傳學，會知道 DNA 分子是怎樣的。你可以想像它們的雙螺旋形狀，你知道它們如何利用核苷酸的 ATCG 鹼基為氨基酸序列編碼，你知道 DNA 分子如何解旋複製。

當然，從來沒有人曾直接看到或觸摸過 DNA 分子，我們做不到，因為它們太小了。為了組織我們關於 DNA 分子的知識，我們製作圖片，就像我們可以看到那樣，也製作模型，就像我們可以觸摸那樣。我們因此得以利用參考框架儲存關於 DNA 分子的知識，就像我們利用參考框架儲存關於咖啡杯的知識那樣。

概念知識的認知，同樣使用參考框架

我們利用這種方式處理我們知道的許多東西，例如我們對光子有很多認識，對銀河系也有很多認識。我們同樣把這些事物想成彷彿看得見、摸得到的東西，因此可以利用我們用在日常實物上的那種參考框架機制，組織我們所知道的關於這些事物的事實。

人類的知識也延伸到無法視覺化的事物上，例如關於民主、人權、數學等概念的知識。我們知道關於這些概念的許多事實，但無法利用類似三維物體的東西組織這些事實——你無法輕易想出一個圖像來代表民主這個概念。

概念知識必須有某種形式的組織，民主和數學之類的概念並非只是一堆事實，我們可以加以思考並作出推論，預測我們採取某種行動時將發生什麼事。我們做這種事的能力告訴我們，概念知識必須也是儲存在參考框架中，但這些參考框架可能不容易等同於我們用在咖啡杯和其他實物上的參考框架。

例如，對某些概念最有用的參考框架可能有三個以上的維度，我們無法將超過三個維度的空間視覺化，但站在數學的角度，它們的原理與三維或較少維度的空間相同。

——本文摘自《千腦智能新理論》，2023 年 5 月，星出版出版，未經同意請勿轉載。

憂鬱跟冷的聯想

著名的臨床心理師貝克（Aaron Beck）曾寫電子郵件告訴我，他臨床治療的患者常說他們覺得冷。或許沒有人對這點感到意外，畢竟覺得冷與感到憂鬱似乎「很自然」就湊在一起了。然而，這並沒有告訴我們，讓兩者如此明顯相連的生理機制是什麼。

1970年，韋克林（Anthony Wakeling）與羅素（Gerald Russell）做了一項研究，探索十一位罹患神經性厭食症的女性患者的體溫調節。

神經性厭食症是一種可能危及生命的飲食障礙，其特徵是自我限制飲食、過激的減肥欲望、非常害怕體重增加（該研究也找來十一位健康的女性作為對照組）。雖然多數的厭食症患者體重過輕，但她們還是認為自己太胖。儘管她們已經吃得很少了，有些人還會催吐或濫用瀉藥。我們知道神經性厭食症可能導致心臟受損、骨質疏鬆症、不孕，或其他與營養不良有關的疾病。

那十一位患者在住院期間於營養不良狀態下接受檢測，隨後又於進食後再次接受檢測；這些測試包括衡量口腔與皮膚的溫度在接受熱刺激與標準膳食之後的反應。

研究人員發現，這些患者基本上對任何類型的溫度變化都不太敏感。因此，神經性厭食症似乎與體溫調節能力受損有關。臨床證據與體溫控制失調是一致的，患者的四肢冰涼發青，組織與微血管床受損，常喊冷。事實上，一些嚴重營養不良的人會出現體溫過低的現象，甚至可能致命。

研究這些厭食症族群往往很困難，因為大樣本取得不易；樣本小則意味著，目前為止我們的結論大多只是推測。但我們的理論性推論呼應了一個概念：食物攝取是由下視丘的結構所調節的，下視丘也正是調節溫度的地方。

以手術破壞下視丘內的核（名稱是腹內側核〔ventromedial nucleus〕）會導致老鼠暴飲暴食及肥胖；老鼠下視丘的極外側部分（即遠離那個核）雙側受損時，會導致老鼠節食，把自己餓死。新的研究已把這些結果延伸應用到其他物種上，例如，山羊與老鼠的研究都顯示，腹內側核涉及食物攝取的調節。

注意，人類大腦中的下視丘很小，所以很難研究。不過，觀察顯示，人類的這個大腦結構出現病變時，可能使人變胖或消瘦。

前面提過，下視丘的一部分在體溫調節中負責扮演主恆溫器的角色；但我們也提過，下視丘不只是恆溫器而已，它也調節多種基本的代謝流程、睡眠、疲勞、晝夜節律與依附行為。這裡需要再次提醒大家，研究人員必須避免陷入反向推論的陷阱。

下視丘很複雜，一個神經區域不只負責一種行為或機制。我們知道，身體承受熱壓力時，它的視前區是散熱控制部位。食物攝取與體溫調節之間的關聯不是偶然的，兩者都攸關新陳代謝，也都參與身體能量平衡的間接控制。韋克林與羅素研究厭食症患者時，推測食物攝取調節失靈可能與無法調節體溫有關。

早期關於神經性厭食症的病因，理論是強調心理根源，例如童年遭到性侵、在功能失調的家庭成長所造成的情感創傷。一般認為導致神經性厭食症的其他心理因素，還包括焦慮、孤獨、自卑、憂鬱。以文化身體理想意象為基礎的社會原因，在過去也是重要因素。

厭食症跟憂鬱症的關聯

最近，研究探索了基因因素（這種疾病有很高的遺傳性）以及「下視丘─腦下垂體─腎上腺軸」的過度活躍（導致無法妥善地調節荷爾蒙）。有些人認為厭食症與憂鬱症之間是因果關係，但兩者的關聯其實沒那麼直接。

早期的憂鬱症理論就像厭食症理論一樣，把憂鬱症視為一種心理失調，但最近的研究是探索身體失調與社交情境的失調。在這方面，醫學與心理學都穩定地朝著一條漫漫長路發展：持續把神經運作視為身體現象，把大腦、神經系統與其他身體組成視為包含在單一生物的整體內。

以前的理論認為，大腦是所有心理疾病的源頭。這類理論雖然還沒被完全推翻，但越來越多人認為，把情緒障礙（尤其是憂鬱症）視為涉及中樞神經系統、周圍神經系統以及所有影響中樞神經系統的身心失調，可能比較正確。這反映了一種仍持續發展的心理健康觀點，不僅源自於大腦，而且源自一個更大、涵蓋更廣的系統，而那個系統會配合實體與社交環境進行調適。

換言之，從身體到中樞神經系統的輸入，在認知與情緒狀態中都扮演關鍵要角。來自周邊的輸入，其中包括溫度感覺訊號，那些訊號可能對幸福感與憂鬱感有很重要的影響。

傳統上，理論是把焦點放在體溫調節的生理面，也就是達成與維持恆定。不過，最近的研究以證據顯示，調節體溫所涉及的神經機制與情緒狀態的關聯，遠比傳統理論所想的更密切。

溫暖的好處

我們已經看到，接觸實體冷熱與有關社交冷熱的認知及情感行為相關。最近，許多對嚙齒動物做的研究顯示，實體溫暖會刺激血清素的分泌；在大眾文化中，這些神經傳遞物質與產生幸福感、快樂感、甚至欣快感有關。這個觀點確實有些道理，雖然生物化學與生理上的現實複雜得多。

總之，臨床前的嚙齒動物研究顯示，啟動分泌血清素的神經元，身體溫暖後就會產生類似抗憂鬱藥的效果。因此，我們可以推論，溫度感覺通路與掌控情緒的大腦系統會相互作用，無法妥善調節溫度可能與情感疾病（affective disorder）有關。最耐人尋味的是，研究顯示，提供實體溫暖（即啟動溫暖的溫度感覺神經通路）可能有治療情感疾病（包括憂鬱症）的療效。

我們知道，有情感疾病的人，對溫度有不同的感知，對皮膚溫度變化也有不同的反應，他們不見得能調節體溫。有些研究人員甚至認為，膚電傳導程度可能是辨識憂鬱症的特徵。情緒與溫度看似具有許多關聯，不過，根據現有的證據，我認為目前並沒有簡單的生物特徵可以判斷心理症狀。

不管有沒有具體的生物特徵，憂鬱症患者似乎都有調節體溫的問題。這現象呼應了貝克在電子郵件中的臆測：憂鬱症患者對溫度的反應確實變了。

對無害的溫度刺激產生負面的情緒反應，可能也與憂鬱症有關，因為憂鬱症會弱化一個人對舒適溫暖的感知，但強化一個人對不舒適高溫的感知。研究也顯示，憂鬱症患者比健康的人更少流汗，可見降溫機制運作不良。

2009 年，一項研究綜合分析了三個獨立實驗室的研究結果，總共涉及 279 位憂鬱症患者與 59 位健康的參與者。綜合分析的結果顯示，膚電傳導性較低導致出汗減少，可能是憂鬱症患者自殺風險的一個指標。研究顯示，傳入的熱感應訊號，會刺激血清素合成系統以及與憂鬱有關的大腦區域。這表示，憂鬱症患者的體內降溫機制運轉不良。

2007 年的一項研究，檢視了非典型憂鬱與自我安慰行為之間的關係（例如想吃巧克力之類的療癒美食、想洗熱水澡）。

研究結果顯示，社交因素、體溫調節、憂鬱症之間可能有關聯。這些行為是用來對抗皮膚溫度低或社交冷淡嗎？它們可能是為了觸發降溫機制，以降低交感神經與情緒的促發，以及核心體溫嗎？還是這兩種動機都存在呢？

回想一下前面的實驗：社交排擠導致皮膚溫度降低，但拿著熱飲又減少了社交排擠的負面影響。我相信身體溫暖可以抒解一些憂鬱感，但真正的解方當然複雜得多。那取決於社交環境、溫度，以及你因應這些因素的方式之間的關係。在未來幾年裡，我相信會有新的技術讓我們詳細研究這些關聯。

——本文摘自《做個有溫度的人：溫度如何影響我們的生活、行為、健康與人際關係》，2022 年 9 月，時報出版，未經同意請勿轉載。

「阿嘶……好冷！」在寒冷的冬日，光著腳走進淋浴間真的是一大痛苦，陣陣寒氣從腳底蔓延至全身，牙齒打顫的聲音在浴室裡回音格外清晰，光是入浴就讓人「心寒」！

雖然熱水沖洗身體的感覺是多麼舒服，彷彿可以洗去加班後的疲倦，沖走所有不愉快，然而也有另一個流派是提倡洗冷水澡，並且認為洗冷水澡可以帶給人很多好處！

真的假的？下面我們將解開「冷水澡」鮮為人知的秘密！

冷水刺激淋巴細胞增生，加強了免疫系統

什麼！洗冷水澡不是會讓人覺得更加寒冷，鼻水像關不上的水龍頭嗎？

其實，在適當的溫度及接觸時長下，每天重複短暫的冷水浴反倒可以增加自然殺手細胞（NK 細胞）和胞毒 T 細胞的活性及數量。這兩種細胞屬於免疫細胞，是組成免疫系統重要的一員，幫助人體抵禦病原體、癌細胞及基因突變。

NK 細胞會直接攻擊和標記癌細胞，而胞毒 T 細胞會在接收到抗原訊息後辨識並攻擊癌細胞，他們正好就是先天性和後天性免疫系統用來對抗腫瘤的首選細胞。

研究顯示，在攝氏 20 度的冷水下，持續八天用冷水刺激小鼠腫瘤模型 5-7 分鐘，可以活化巨噬細胞和 NK細胞，激發胞毒 T 細胞。而目前推測活化免疫細胞的機制是交感神經系統對 CD8+ T 淋巴細胞和 NK 細胞的 β2-腎上腺素受體的作用，刺激淋巴細胞增殖。

也就是說，洗冷水澡可以增強免疫系統，讓身體更加健康。

不只是為了秀肌肉：冷水澡還可以減緩炎症疼痛

電視影集中常出現演員運動後沖澡的畫面，露出結實的肌肉與在上面滑落的小水珠，或許大家都以為那只是為了展現演員的身材，讓觀眾大飽眼福，但「運動後冷水浸泡」（cold-water immersion）其實已經廣泛用於體育訓練中。

運動時會誘發中樞疲勞，導致肌肉無法維持原有張力、肌力下滑，而許多文獻表明，透過冷水淋浴可以減緩中樞疲勞現象，減緩運動後的疲勞。

此外，還有一項研究顯示，在針對慢性關節炎患者為期一週的治療時間中，全身的冷水療程能成功減緩患者疼痛並提升睡眠品質，而且沒有副作用。雖然此部分尚待深入研究，但此方法很可能會成為未來居家自我治療的全新方向。

增加棕色脂肪比例，達到被動減肥！

其實沖冷水澡也具有神奇的減肥功效！為什麼呢？

這就要提到特殊的脂肪細胞——棕色脂肪（BAT），可以藉由消耗其胞內的油滴而產生熱量，並引起非顫抖產熱。因為冷水可以刺激交感神經系統，進而誘導棕色脂肪的生成。

有學者觀察到，野生動物被放置於寒冷的環境時，會透過顫抖來產生熱量以維持體溫，但是在長時間的冷暴露之後，棕色脂肪的比例增加，並使得動物用棕色脂肪產熱，導致顫抖量會逐漸降低，以更多非顫抖產熱來維持體溫。

由此可知，動物在長時間的冷暴露下可以引起非顫抖產熱，代表人類也可能藉由沖冷水澡使得棕色脂肪增加並消耗油滴以產熱！而這個方法未來也有可能會成為減肥方法的新趨勢。

對心理的幫助：冷水澡增加你的正能量？

很多人在憂鬱、受挫的時候，會想置身滂沱大雨中，讓雨點洗去煩悶與愁緒。但令人意想不到的是，洗冷水浴對於紓解壓力確實有所助益！

Radboud 大學的科學家提出了一個假說：暴露於寒冷會刺激交感神經系統，並增加體內 β-內啡肽^*和正腎上腺素^*的濃度，進而改善憂鬱症症狀。

小補充：

*β-內啡肽：能與嗎啡受體結合，產生跟嗎啡、鴉片劑一樣有止痛和欣快感，等同天然的鎮痛劑。

*正腎上腺素：一種腎上腺素受體激動藥，主要作用為血壓上升、心跳加快、周邊血管阻力上升。但是血管阻力上升，心跳也上升，血壓會過高，所以身體會自動調節避免心跳過快。

有研究者以簡單的方式測試，發現冷水療法確實可以有效地緩解憂鬱症狀，並且沒有明顯的副作用或依賴性。希望這種療法在未來可以有更廣泛和更嚴格的研究來檢驗其有效性。

另外，還有一名健身教練 Shuai Li，用影片記錄自己連續 30 天洗冷水澡後身體的變化。他發現自己在每天早上沖 19°C 冷水堅持 30 天之後，注意力比以往更集中，心情也更愉悅，面對困難的意志力較之前堅強、臨危不亂。

從上面的實驗和經驗分享我們可以總結，冷水不僅對生理有幫助，對心理狀況更有許多不為人知的優點！

同場加映：IceMan

在荷蘭，有一位不畏懼寒冷、甚至可生活在極地的冰人，他叫做 Wim Hof。

Hof 今年已經 63 歲了，但是他身體依然健壯，且擁有高達 26 項金氏世界紀錄，像是浸在冰裡 73 分 48 秒、在結冰的河裡游泳 66 公尺等不可思議的壯舉。更不可思議的是，科學家分析他體內的棕色脂肪比例，竟然高達 35%，甚至高於一些年輕人的比例！

曾有科學家對他進行冷暴露實驗，而結果舉世震驚：研究數據顯示他在被冰塊包圍的情況下，可以保持體溫，並提高基礎代謝率^*，且不會顫抖。在另一項冷暴露測試中，Hof 的基礎代謝率上升了 40%，而對照組年輕人最高只到 30%，研究團隊推測造成這個結果的主要因素有三個：不顫抖產熱、棕色脂肪、呼吸肌收縮，加上血管收縮減少熱量損失，使得基礎代謝率上升如此之高。

小補充：

*基礎代謝率：指人類低強度活動與靜止不動時的能量消耗比率，一般人的基礎代謝率大約 3.5ml/kg/min。

而 Hof 自創的呼吸法——The Win Hof Method 更是廣為人知，它的核心概念是「冷療」、「呼吸」和「冥想」，許多科學家也肯定這個做法，並表示使用此呼吸法可以幫助治療精神疾病與預防呼吸道疾病。Hof 的冷暴露法和呼吸法受到科學家們不絕的讚賞，從他的經驗來看，沖冷水確實可以為我們的身心健康帶來許多的好處。

貼心小叮嚀：不是每個人都可以洗冷水澡！

並不是所有人都適合沖冷水澡！像是有心臟疾病或高血壓等慢性病患者如果突然面臨低溫，可能會對身體有更大的負擔！

相信很多人不敢一鼓作氣的打開冷水直接沖洗身體，所以應該要順從身體的意見，可以嘗試先從熱水開始，漸漸轉到冷水，一步一步慢慢來，等待身體逐漸適應低溫環境。

若在冷水淋浴上感到焦慮、痛苦，可以嘗試保持冷靜，並深呼吸、專心在對抗寒冷，會有助於更快速地適應低溫！ 

參考資料

1. Nikolai A Shevchuk, Sasa Radoja. (2017, Nov 13). Possible stimulation of anti-tumor immunity using repeated cold stress: a hypothesis.
2. A Mooventhan, L Nivethitha. (2014, May). Scientific Evidence-Based Effects of Hydrotherapy on Various Systems of the Body. 
3. James R. Broatch et al. (2018, Apr 7). The Influence of Post-Exercise Cold-Water Immersion on Adaptive Responses to Exercise: A Review of the Literature. 
4. H Hinkka et al. (2016, Jun 6) Effects of cold mist shower on patients with inflammatory arthritis: a crossover controlled clinical trial. 
5. Anouk A.J.J. van der Lans et al. (2013, Jul 15). Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. 
6. Jingke Du et al. (2022, Jan 30). Brown Adipose Tissue Rescues Bone Loss Induced by Cold Exposure. 
7. shuaisoserious. (2022, May 15).【连续洗30天冷水澡】我的身体发生了什么变化?
8. Simone Ferrando. (2022, Feb 7). Benefits of Cold Shower: The cold cures. 
9. Nikolai A.Shevchuk. (2008). Adapted cold shower as a potential treatment for depression.
10. Wouter van Marken Lichtenbelt. (2017, Jun 9). Who is the Iceman?
11. Wim Hof Method. 2022年6月9日，取自https://www.wimhofmethod.com/brown-fat#:~:text=In%20one%20study%20it%20was,brown%20adipose%20in%20young%20adults.