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教育-《富足:解決人類生存難題的重大科技創新》

商周出版_96
・2013/08/11 ・4281字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 493 ・六年級

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鑿壁上網

富足-封面+書腰一九九九年,印度物理學家沙加達.米特拉(Sugata Mitra)對教育產生了濃厚的興趣。他知道世界上有些地方沒有學校,世界上也有些地方,是好老師不會願意到那裡任教的。他的問題是:他可以為那些地方的孩子們做些什麼。自主學習是可能的解決方法;然而,生活在貧民窟的孩子們能夠掌握自我決策嗎?

當時,米特拉是印度新德里尖端電腦軟體及開發公司NIIT科技(NIIT Technologies)研發部主管。緊靠他那時髦的二十一世紀辦公室旁,正是一個城市貧民窟,兩者間僅一道高牆之隔。因此,米特拉設計了一個簡單的實驗:他在牆上挖了一個不會帶來盜竊問題的洞,並在上頭安裝了一台電腦和一個觸控面板。他把螢幕和觸控面板朝向貧民窟,讓電腦連上網際網路,並安裝網路瀏覽器,然後他就走開了。

住在貧民窟的孩子不會說英語,也不知道如何使用電腦,更從沒聽說過什麼是網際網路;但是,他們很好奇。在幾分鐘之內,他們已想出如何指向和點擊。第一天結束時,他們已經懂得如何上網─更重要的是,互相教導其他孩子如何上網。這結果提出而非回答了更多的問題。是真的嗎?這些孩子真的可以自己學會如何使用這台電腦?還是有人在沒有被米特拉的隱藏鏡頭拍到的情況下,教這些孩子如何上網?

所以,米特拉把實驗搬到希沃布里(Shivpuri)的貧民窟,他說那個地方是:「所有人都向我保證那裡從來沒有人教任何人任何東西。」他在那裡也得到了類似的結果。接下來,他又把實驗移植到一個偏遠村莊,得到的同樣是類似的結果。從那時起,他們便在印度以及世界各地複製這個實驗,也總是得到相同的實驗結果:一小群沒受到監督與任何正式訓練的孩子,一樣可以非常迅速地學會使用電腦,並且非常熟練。

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這誘發米特拉不斷擴大一系列實驗:孩子們可以自己學會些什麼。當中較雄心勃勃的實驗之一,是在印度南部的加利庫培(Kalikkuppam)的小村落進行。這一次,米特拉決心看看這裡貧困且只會說泰米爾語的十二歲孩子,是否能學會使用他們之前從未見過的網際網路,或自學他們從未聽過的科目生物科技,或是學會他們當中沒有人會說的英語。「我所做的只有一件事:告訴他們,這台電腦之中有一些非常困難的資料,他們很可能完全看不懂。但幾個月後,我會再回來測驗他們。」

兩個月後,他回來了,問學生們是否看懂了那些資料。一個年輕女孩子舉起手,答:「除了去氧核糖核酸不正常複製會引致遺傳病這個事實之外,其他的我們都不理解。」然而,情況其實不盡如此。當米特拉對他們進行測驗,孩子們的分數平均約為三十分(滿分一百分)。在兩個月內在沒有任何正式指導的情況下,從零分達到三十分已是相當顯著的成果,但還是沒好到可以通過標準考試。因此,米特拉找來救兵,從村裡招募了一個年齡稍大的女孩擔任導師。她完全不懂生物科技,但米拉特教她使用「老奶奶法」:只是站在孩子們後面,並給予鼓勵:「啊,好酷!真是棒極了,再多教我些別的吧!」又過了兩個月,米特拉回來了。這一次,測驗的平均成績已躍升至五十分,而在新德里一流學校學習生物科技的高中生平均也拿到這樣的成績。

接下來,米特拉開始把方法進階。他在學校設置電腦中心,但是這次他並未丟給學生們一個如生物科技這樣的科廣泛科目,而是向學生提出特定的問題,如:「二次世界大戰是好事還是壞事?」同學們可以利用一切可得的資源來回答這問題,但是米特拉向學校提出了一個要求─四個學生必須共用一台電腦。因為正如麥特.瑞德里在《華爾街日報》所寫:「一個孩子在電腦前所能學到的東西很有限;但四個孩子一同討論和辯論,就會學到很多東西。」當他們之後再進行測驗(在不使用電腦的情況下),平均分數達七十六分。這成績固然令人印象深刻;然而,問題是究竟學生們的實際學習深度有多少?所以,米特拉兩個月後又再回來重新測驗學生,也得到了相同的結果。這些孩子不但達到了深度學習,更前所未有將資訊記到了腦海裡。

從那時起,米特拉就來到英國新堡大學研究教育科技,並在該處開發他稱之為「最少侵略性教育」(Minimally Invasive Education)的新型小學教育模式。為此,他在世界各地創立了「自助學習環境」(self-organized learning environments,SOLES)。所謂的自助學習環境其實不過是電腦工作站,且每台電腦前都設有一張四人座的長椅。由於這些工作站也設在無法找到好老師的地方,因此每台電腦都會連接到米特拉形容為「老奶奶雲端教學」的網絡─實際上就是招募自英國各地的一群老奶奶,她們答應每星期貢獻一小時的時間,透過Skype輔導來到工作站的孩子。他發現平均而言,「老奶奶雲端教學」可以提高學生的考試成績百分之二十五。

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綜合上述結果,這樣的教學方式徹底改變了現有的教學模式。有別於上對下的指導,自助學習環境是由下而上的;有別於孩子們自行學習,自助學習環境是師生共同協作的;有別於正規的在校學習環境,這種「鑿壁上網法」採用的是遊樂場般的環境。最重要的是,最少侵略性教育不需要老師。目前,預計在未來十年,全球將缺乏一千八百萬名教師。印度需要另外一百二十萬名教師;美國則需要二百三十萬名;撒哈拉以南非洲地區需要的則是一個奇蹟。正如聯合國教育助理總幹事彼得.史密斯(Peter Smith)最近解釋:「識字問題涉及的是蘇丹西部達佛地區孩子們的未來。我們必須發明新的解決方案,否則我們就等於扼殺了這個世代的孩子。」

但米特拉發現,其實我們已有解決方案。如果我們真正需要的是沒受過特別訓練的學生、沒受過特別訓練的老奶奶,以及每四個學生一台接連網際網路的電腦,那麼我們其實無需擔心達佛地區的識字問題。顯然,我們其實已有充足的學生與老奶奶。無線網路目前已覆蓋全球百分之五十地區,並且正在迅速延伸到餘下的角落。那麼可以負擔得來的電腦呢?好,這時就該請尼古拉斯.尼葛洛龐帝(Nicholas Negroponte)上場了。

每個孩子都有一部平板電腦

最早看出電腦教育潛能的人之一,是西摩爾.派普特(Seymour Papert)。他原本是數學家,在去到麻省理工學院之前,曾與著名兒童心理學家尚.皮亞傑(Jean Piaget)共事多年。他和馬文.閔斯基(Marvin Minsky)在麻省理工學院共同創建了人工智慧實驗室(Artificial Intelligence Lab)。派普特於一九七○年發表了現在非常著名的文章:〈教孩子思考〉(Teaching Children Thinking)。他在文中討論,孩子的最佳學習方法不是透過「指導」,而是「建設」。也就是說,從實做中學習,尤其是利用電腦。

當時是自製電腦俱樂部成立前五年,很多人聽到派普特的想法都不禁訕笑起來。那時的電腦既龐大又昂貴,他們要如何把電腦交到孩子手中?但是,一位名叫尼古拉斯.尼葛洛龐帝的建築師卻認真對待派普特的想法。尼葛洛龐帝今天被視為資訊時代(Information Age)開國元勳之一,亦是麻省理工學院建築機械小組(MIT’s Architecture Machine Group)創辦人以及麻省理工學院媒體實驗室(MIT Media Lab)共同創辦人之一。他也認為電腦或許能為目前世界上百分之二十三沒有上學的兒童帶來有品質的教育。

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為此,一九八二年,派普特和尼葛洛龐帝為塞內加爾首都達卡的學童帶來了蘋果II電腦,再次證實米特拉之前已確認的:偏遠農村的貧困兒童對電腦的上手速度,與其他所有孩子一樣快。幾年後,他們倆在媒體實驗室創建了「未來學校」(School of the Future)。他們把電腦帶進教室,作為想法的測試場地。一九九九年,尼葛洛龐帝帶這些想法帶到國外測試,開始在柬埔寨設立學校,每名學生都獲提供一台筆電,並且能夠上網。他們還學會了人生第一個英語單字:Google。

這實驗是非常具力量的。尼葛洛龐帝帶著兩個堅定的信念離開柬埔寨。第一,世界各地的兒童都喜歡上網。第二,當時市場對於生產低成本電腦並不特別感興趣,尤其是價格低到發展中世界足以入手的電腦,而這些國家當地每名孩子的年度教育預算可能低至二十美元。二○○五年,他開始著手「每童一機」(One Laptop Per Child,OLPC)8的解決方案,此行動旨在為地球上的每一個孩子提供堅固耐用、低成本、低電量需求、能夠上網的筆記型電腦。

雖然傳說中每部電腦售價一百美元的目標尚未實現(目前約為一百八十美元),每童一機計畫已經把筆記型電腦交到世界各地共三百萬名兒童手中。由於這計畫是以從實做中學習的教育模型為基礎,因此以死記硬背為基礎的測驗或其他傳統的學力測驗方式都不適用這計畫。但他們已經找到可行的測驗方法。「我所找到這個計畫確實有效、最令人信服的證據,」尼葛洛龐帝說:「就是我們到達的每一處,逃學率都降到零。有個地方的孩子逃學率高達三成,但我們去到那兒之後,數字卻突然跌至零。」

逃學並非第三世界的專利。平均來說,美國公立學校的學生只有三分之二完成高中學業,這是工業化國家之中的最低畢業率。在一些地區,輟學率超過百分之五十;在美國印第安人社區,數字更高逾百分之八十。許多人認為這些學生離開學校,是因為他們無法達至要求的學業表現,但由蓋茲基金會所進行的研究發現情況並不是這樣。哈佛改變領袖能力小組(Harvard’s Change Leadership Group)聯合總監東尼.瓦格納(Tony Wagner)在其著作《全球成就鴻溝:為何連最好的學校也不教我們的孩子所需的新生存技能─而我們又能做些什麼》(The Global Achievement Gap: Why Even Our Best Schools Don’t Teach the New Survival Skills Our Children Need—And What We Can Do About It)寫道:「一項研究國內各地近五百名輟學生的全國性調查指出,約有一半的輟學生說他們離開學校,是因為課堂枯燥且無助於他們的人生或職涯發展。大多數受訪者還表示,學校並沒有激發他們想認真讀書的心。逾半數輟學者只要再花兩年或更短的時間就能拿到高中文憑,百分之八十八的受訪者在輟學時其實成績是及格的;將近四分之三的受訪者說,如果他們想,他們是可以畢業的。」

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究竟每童一機計畫能否在美國發揮同樣的影響力,這個問答有待回答(北美版在二○○八年才推出),但是它對全球的影響力卻持續增長。烏拉圭已把每童一機計畫設為小學教育的骨幹,而其他國家也開始跟進。二○一○年四月,該組織與東非團體合作,為肯亞、烏干達、坦尚尼亞、盧安達和蒲隆地的兒童送上一千五百萬台筆記型電腦。

每童一機計畫最近從製造出一百美元的筆記型電腦轉向製造七十五美元的平板電腦,此舉可進一步協助實現尼葛洛龐帝的願景。當然,諾基亞目前正努力開發五十美元的智慧型手機─這目標最有可能帶來自然有機的擴散,而且無需依賴政府大規模投資。若是如此,確實會引發另一個問題:「那麼我們何必費力做改變?」但尼葛洛龐帝認為,智慧型手機並不是合適的教育設備;反之,他認為平板電腦能夠提供他所謂的「書本經驗」,他認為是這才是學習的基礎。考慮到媒體實驗室在機械與人類界面的優秀表現,不考慮尼葛洛龐帝的意見將使我們顯得愚昧。只要每個孩子都能獲得受教育的機會,即使智慧型手機真的成為明天最受歡迎的平台,那又何妨?

 

摘自PanSci 2013年8月選書《富足:解決人類生存難題的重大科技創新,由商周出版。

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不是不會髒,而是更難沾:耐污馬桶的表面科學
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/09/22 ・3364字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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。

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為什麼垢「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。
關鍵不是沖水,而是「這些污垢如何抓住表面」

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。

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材料科學的核心:想辦法讓污垢「抓不住」

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)」:

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  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。

阻止細菌、生物膜找不到「落腳點」

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。

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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。
Panasonic A La Uno 全自動洗淨馬桶

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。

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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

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腦中那首歌停不下來?可能是「耳蟲」找上你!
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2025/08/20 ・3373字 ・閱讀時間約 7 分鐘

  • 文 / 雅文基金會聽語科學研究中心 林旻萱 助理研究員

在你的日常生活中,是否也有過這樣的經驗呢?四周一片寂靜,你坐在書桌前,試圖專心準備即將到來的考試,卻發現怎麼樣都無法靜下心來,因為腦袋裡正不受控制地播放同一首歌,甚至有時候還會不自覺的哼唱起旋律。那也許是你在商店裡無意間聽到的廣告歌曲,也或許是喜歡的歌手發的新歌,無論你有沒有刻意去回想,它都會佔據你的腦海,像是腦中的背景音樂,不斷重播。

像這樣被一首歌「洗腦」的狀況,到底為什麼會發生呢?

為什麼我們會被歌曲洗腦?原來是耳蟲搞的鬼

事實上,上述的這種現象稱為不自主音樂意象(Involuntary Musical Imagery, INMI),也稱為卡歌症候群(Stuck Song Syndrome, SSS),在口語上常被稱為耳蟲(earworm),是指一段旋律在大腦中自發浮現,並不斷重播的現象 [1][2]。耳蟲這個詞是從德文的詞彙 “ohrwurm” 而來 [3],”ohr” 是指耳朵,而 “wurm” 則是小蟲子的意思,用以形容像小蟲子爬進耳朵一般,在腦中揮之不去的音樂。根據研究,耳蟲最早的文學來源,或許可以追溯到 19 世紀 [3]。在 1845 年美國出版的一部短篇小說《悖理的惡魔》中,故事的角色就遭遇了「腦中自發響起旋律而無法擺脫」的困擾,這與現代常被提起的耳蟲現象極為相似。這顯示出,即使當時尚未明確定義耳蟲現象,人們也早已在日常生活中有過這種音樂入侵大腦的經驗,甚至為此感到困擾。

心理學教授 Philip Beaman 指出,2008 年就曾有研究針對芬蘭約 12000 名網路使用者進行大規模的問卷調查,結果顯示,有 33% 的受試者表示耳蟲會每天出現,且有超過 90% 的受試者表示至少每週會發生一次耳蟲現象 [2][4],由此可見,耳蟲現象其實相當普遍。那麼,究竟是什麼原因導致耳蟲現象呢?

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旋律在腦袋裡重播,讓人也忍不住地哼唱起來。 圖 / AI創建

常見的耳蟲現象,與大腦構造息息相關

為了探討大腦結構與耳蟲現象之間的關聯,Farrugia 等人於 2015 年進行了一項研究 [1],他們調查了 44 名受試者接觸音樂的經驗,並透過問卷了解受試者對耳蟲現象的看法,包括耳蟲的出現頻率及其對生活的影響等等。結果顯示,曾學習音樂或經常接觸音樂的人,更容易出現耳蟲現象,而且這些音樂片段可能對他們產生更強烈的情緒與心理影響。

另一方面,研究也透過磁振造影(Magnetic Resonance Imaging, MRI)對受試者進行腦部掃描,分析大腦的灰質體積與皮質厚度。結果發現,耳蟲現象的頻率可能與某些特定腦區的結構有關。大腦右側的額下回(Inferior Frontal Gyrus, IFG)不僅與音高記憶有關 [1][5-7],也負責抑制機制,當右側 IFG 的皮質厚度降低,抑制能力便會減弱 [1]。研究者發現,耳蟲現象發生時,IFG 的活動或許能夠抑制耳蟲出現 [1][8-9]。此外,耳蟲出現的頻率與大腦的前扣帶迴皮質(Anterior Cingulate Cortex, ACC) 厚度也有顯著的關聯,當耳蟲出現得越頻繁,ACC 的皮質厚度越薄 [1]。ACC 位置所在的大腦網絡區域,即使是大腦處於「非任務狀態」時,仍在進行各種思維活動 [1][10]。也就是說,在人們處於放空、發呆,甚至沉浸在白日夢中的時候,ACC 並不會休息停滯,反而呈現高度活躍的狀態。一項研究顯示,ACC 的皮質厚度與非任務狀態的思維活動比例有關 [11]。若將耳蟲視為一種非刻意但可感受到的意識活動,則 ACC 在耳蟲現象的神經機制中,可能扮演重要的角色。

有些人會對耳蟲感到困擾,而有些人則會擁有正向的情緒。 圖 / AI創建

對某些人而言,耳蟲能喚起愉快回憶,帶來正面影響;但對另一些人來說,強烈情緒反而可能使耳蟲成為困擾。先前已有研究指出,聆聽音樂時較容易產生正向情緒的人,其海馬旁迴(Parahippocampal Cortex, PHC)體積通常較大 [1][12], Farrugia 等人也進一步發現,認為耳蟲對自己有幫助的人,其 PHC 的灰質體積也相對較大。他們推測,PHC 灰質體積較大可能喚起與耳蟲相關的記憶,激發情緒,讓耳蟲產生較正向的作用。此外,右側顳極(Temporal Pole, TP)則被認為與情感處理相關 [1][13],若 TP 灰質體積較大,個體對情緒的刺激反應可能更為敏感,而這一類的人也較難抑制耳蟲經驗所連結到的負向情緒反應。這些結果顯示,大腦結構與功能互相影響,使每個人對於耳蟲的感受都有所不同。

那些「洗腦神曲」是怎麼來的?這些特徵是關鍵!

除了大腦結構與自身情感機制會使得耳蟲現象發生之外,歌曲本身的特徵也扮演了重要角色。根據研究,歌曲若具備某些特徵,會更容易引發耳蟲現象 [14],如下所示:

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  1. 節奏較快:INMI 歌曲的節奏通常比非 INMI 歌曲快,輕快的節奏更容易吸引注意力並留下記憶。
  2. 旋律輪廓常見:若旋律的起伏模式符合人們熟悉的音樂結構,更容易在腦中重播。
  3. 特殊旋律轉折:即使旋律不常見,只要具有獨特且引人注意的起伏變化,也可能成為耳蟲。
  4. 近期曝光與流行程度:最近聽過或正在流行的歌曲,更容易成為耳蟲。
經常聽的流行音樂,更容易引起耳蟲現象。圖 / freepik 

重複的旋律,能夠促進兒童語言發展嗎?

根據研究,使用兒歌作為教學素材,能有效提升 4 至 5 歲兒童的詞彙量,且兒童在理解與運用新詞彙方面皆有明顯進步 [15]。兒歌是兒童日常生活中最常接觸的音樂形式之一,而且具備了引來耳蟲的特性:旋律輕快、有節奏感,常見且具記憶點。若兒歌能透過耳蟲現象在兒童腦中自發性地重現,利用這種「非刻意但頻繁回想」的特性,或許能在自然語境中提供兒童額外的語言練習機會,使語言學習不僅僅是限於教學情境中,甚至能夠延伸至日常生活的潛意識層面。

研究也指出,透過兒歌進行學習,不僅能提升幼兒的詞彙量,亦能增強其語言學習的自信心,自我表達也會更為積極 [15]。因此,若能善用兒歌作為語言學習的媒介,並考量耳蟲現象可能帶來的記憶強化效果,也許有助於促進兒童在語言學習上的發展。

耳蟲現象,其實有跡可循

總而言之,當你腦中突然浮現一段旋律,反覆播放、揮之不去時,其實不必感到意外。這正是大腦運作與音樂特性交互作用的結果,是一種相當普遍且自然的現象。即使你沒有刻意記住某首歌,它仍可能在潛意識中悄悄留下痕跡。

所以下次當某首歌又悄悄佔據你的思緒時,不妨放鬆心情,靜靜欣賞它的旋律與節奏。你之所以忍不住想哼唱,並不是因為分心,而是因為這段旋律剛好觸發了大腦中的某個開關,也許還會勾起某些情緒或回憶呢!

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耳蟲,是音樂在我們腦海中留下的溫柔印記,時刻提醒著我們:大腦與音樂之間,總有著令人著迷的互動。

參考資料:

  1. Farrugia, N., Jakubowski, K., Cusack, R., & Stewart, L. (2015). Tunes stuck in your brain: The frequency and affective evaluation of involuntary musical imagery correlate with cortical structure. Consciousness and cognition35, 66-77.
  2. Liikkanen, L. A. (2008). Music in everymind: commonality of involuntary musical imagery. In 10th International Conference of Music Perception and Cognition. Sapporo, Japan, August 2008 (pp. 1-5).
  3. Beaman, C. P. (2018). The literary and recent scientific history of the earworm: A review and theoretical framework. Auditory Perception & Cognition1(1-2), 42-65.
  4. Beaman, C. P., & Williams, T. I. (2010). Earworms (stuck song syndrome): Towards a natural history of intrusive thoughts. British Journal of Psychology101(4), 637-653.
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雅文兒童聽語文教基金會_96
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掌控注意力與動機:終結找不到東西的困擾!——《記憶決定你是誰》
天下文化_96
・2024/08/03 ・1563字 ・閱讀時間約 3 分鐘

為什麼我們總是找不到鑰匙?

讓我們想像一個日常中會發生的情況。你下班回家,用手機確認電子郵件,同時把鑰匙插入鑰匙孔,打開大門。你踏入家中,家裡那隻不久前才認養、還沒訓練好規矩的好動小狗撲過來,纏著你跳來跳去,搞得你身上沾滿狗兒的口水。

你聽到女兒的房間大聲傳出卡加咕咕樂團(Kajagoogoo)的歌曲,一小段極易琅琅上口的重低音合成流行音樂鑽進你的腦門。你疲憊的走進廚房,裡面有股腐臭味,告訴你昨晚忘記把垃圾拿出去。然後,忽然一個抽痛,提醒你要冰敷幾週前扭傷的腳踝。

現在,不要轉頭,試著回想你把鑰匙放在哪裡。如果你想起自己把鑰匙留在鎖孔上,那很好,但如果實在想不起來,你也並不孤單。你可能只是被太多事情轉移了注意力,一旦有一大堆訊息襲來,我們對單一事件的記憶會變得混亂。

有時候就是無法想起自己將物品放在哪裡。 圖/envato

更糟的是,當我們試圖回想自己最後把鑰匙放在哪裡時,會一一過濾各式記憶,包括自己以前曾放置鑰匙的所有地方,以及我們把鑰匙放在各個地方的各種不同情況,不管那些事件是發生在昨晚、上個星期,甚至去年。會有很多這樣的干擾,所以諸如鑰匙、手機、眼鏡、皮夾,甚至車子等常用的東西,我們經常忘記它放在哪裡。競爭的記憶那麼多,能夠記住這些東西放在哪裡才奇怪。

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破解記憶混亂:注意力如何幫助你記住重要細節

試著把記憶想像成一張桌子,上面雜亂的放滿皺皺的紙片。如果你把網路銀行的密碼隨手抄在這種紙片上,要重新找到這張紙片,不僅需要耗費一番努力和運氣,同時也在挑戰你的記憶力。這類經驗就像艾賓浩斯努力背誦的無意義三字母組,要找到當下所需的正確記憶,難度會不成比例的增加。

但如果你把密碼寫在一張亮眼的桃紅色便利貼,要找到就變得格外容易,因為桃紅色便利貼會從桌上所有其他紙片之中凸顯出來。記憶以同樣的方式運作。愈特殊的經驗愈容易記得,因為它會從所有其他記憶裡凸顯出來。

愈特殊的經驗愈容易記得,就像一張亮眼的便條紙。 圖/envato

那麼,要如何使記憶從我們堆滿雜亂事物的腦袋中凸顯出來呢?答案是「注意力」和「動機」。利用注意力,大腦能把我們看到、聽到、想到的事情提高優先順序。我們隨時都可能把注意力放在四周的諸多事物上,而環境裡發生的事情常常會吸引我們注意。

在前面描述的假想情況中,你的注意力可能短暫的放在鑰匙上,接著注意力就被門打開後遇到的許多事情給轉移。即使你留意著應該記住的重要事物(一小時後得去機場接妻子,你需要那串鑰匙,否則會遲到),也不見得能幫你建立特殊的記憶,足以對抗各式各樣吸引你注意的干擾(好動的狗、廚房裡的垃圾臭氣,或女兒房間傳出的樂團聲音)。

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這就是「動機」登場的時候了。你需要利用動機來引導注意力,讓注意力鎖定在某個特定的事物上,好製造一個之後能找得到的記憶。下次你放下鑰匙這類經常找不到的東西時,花一點時間專注在當時和當地的某個獨特事物,例如檯面的顏色,或鑰匙旁邊那疊未拆封的信件。只要一點點專心的動機,就能對抗大腦忽略日常事件的天性,建立較為明顯的記憶,如此便有機會戰勝那些干擾的喧囂。

——本文摘自《記憶決定你是誰:探索心智基礎,學習如何記憶》,2024 年 7 月,天下文化,未經同意請勿轉載

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天下文化_96
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