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肥胖:脂肪、肌肉與睡眠的二三事

Gilver
・2014/04/29 ・4308字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 541 ・八年級

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文 / Gilver

現代都市的飲食變得越來越精緻,熱量也變得越來越高,「肥胖」成為現代人最常見的文明病之一,威脅著人們的健康;再加上社會主流審美觀的影響,你我可能都曾經為了體態而斤斤計較,又一次次陷入狂吃耍廢和節食運動的兩難。在這個講求效率的社會氛圍下,到底有沒有快又有效的減肥方法呢?坊間滿天飛的減肥傳言,哪些是真、哪些是假?熊可以用冬眠消耗熱量,人是不是也可以用睡覺減肥?本次M.I.C. 將請到肥仔們的救星台大生化科技系蔣孟廷,與減肥成功的睡眠科學專家蔡宇哲老師,圍繞著肚子一圈肉的減肥話題,從生理與睡眠的角度來談談「肥胖」,來和M.I.C.的聽眾們來個充滿熱量和熱血的對撞。

蔣孟廷:脂肪與肌肉的戰爭

蔣孟廷目前就讀台大生化科技系營養組,是台大健身美體社的現任社長,更擁有美國有氧體適能協會私人教練之證照。從小就是一個胖子,曾以自己為實驗體嘗試多種的減肥法,最後發現正確答案既不是不吃東西、也不是瘋狂操練,更不是精通修圖大法,飲食控制規律運動才是減肥的王道。

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減肥的傳統概念是BMI(身體質量指數),用以衡量肥胖的程度。不過,由於BMI的計算公式只用到身高和體重的數值,無法考量到身體肌肉和脂肪的組成,因此今日會再加上體脂率一起評估。對於減肥者來說,脂肪和肌肉勢不兩立、不會互相轉換,且脂肪的體積約是等重肌肉的5倍,因此BMI相同的肥胖者和健美選手身形上就會差很多。

有局部瘦身這回事嗎?蔣孟廷的答案是沒有。進行局部運動時,所強化的是該部位的肌肉強度,但不會加速該部位的脂肪燃燒,兩者是分開的;而有氧運動雖然能夠幫助全身脂肪燃燒,但哪裡瘦得快就要看個人體質,通常是哪裡先胖就會是哪裡先瘦。同樣的另一個類似的迷思:練壯之前是不是要先吃胖?這個問題的解答同樣來自於肌肉和脂肪分開的概念,練肌肉和累積脂肪基本上是沒關聯的。那麼,辛苦練起來的肌肉,老了會不會垮下來呢?那是脂肪增加造成的錯覺,肌肉沒有消失,只是被蓋起來了而已!

節食與能量輪轉

減肥箴言:「少吃多動」,但哪個比較重要呢?2011年刊登於醫療期刊Eastern Journal of Medicine 的研究認為進行「飲食控制」對減重的影響比「運動」來得大,因此如果沒有時間運動的話,建議就少吃一點吧。然而節食雖然有效,卻很容易復胖。人體一天攝入的熱量大多消耗在人體機能正常運作所需的能量(也就是基礎代謝率),當人開始節食的時候,身體雖然會開始消耗脂肪和肌肉以彌補能量攝入的短缺,但身體機能也會因應低能量攝取而逐漸調降,開始出現精神不濟、皮膚變差、容易疲乏等現象。然後,就在當人滿足於自己的減肥成效,將飲食調整回過去標準的時候,已經習慣低熱量攝取的身體就會把熱量的差額轉成脂肪存起來,於是又復胖了。蔣孟廷強調:「用身體健康換取短暫的瘦很不值得!」

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那如果只吃高蛋白、不吃澱粉,會減得比較快嗎?這就要從熱量原料如何被細胞利用看起了!身體利用熱量原料的順位是澱粉>脂肪>蛋白質。澱粉分解產生的葡萄糖是乾淨的能量來源,它能在「檸檬酸循環」的輪轉中產生二氧化碳、水,同時供應能量給身體使用。脂肪雖然也可以做為能量的來源,但過度依賴脂肪酸作為能量來源將會產生副作用。

我們的大腦只吃葡萄糖。如果澱粉不足以作為葡萄糖的來源,那麼神奇的肝臟會借用檸檬酸循環中的草醋酸(oxaloacetate)來製作葡萄糖。然而如果持續挪用草醋酸,會使得檸檬酸循環的效率變差,使得循環的反應物之一–乙醯輔酶A(Acetyl CoA)逐漸累積。這些多出來的乙醯輔酶也會被神奇的肝臟拿去製造能量,只不過這次多附送了一個壞東西叫做「酮酸」。酮酸會影響身體的酸鹼值、增加肝腎負荷,導致嘔吐、食欲不振、酸中毒等問題,嚴重甚至會昏迷、死亡。因此,不吃澱粉並不是長遠之計,絕非健康減重的策略。

怎麼吃比較好呢?最好的方式當然是自己煮,水煮不但可以嘗到食材原味,更可避免攝取過多的熱量和鹽分。不過現代人可能因為受限於時間必須經常外食,此時的因應策略就是:菜多、不要醬、不要糖、不要肥肉,只要適度搭配、需要時偶爾嘮叨一下店員,無論是在速食店、便當店到超商都可以達成飲食控制的目標。

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運動的策略

運動強度和熱量原料消耗傾向的關係是很重要的。運動強度較低(例如慢跑、健走或騎單車)時,身體傾向消耗脂肪;運動強度較高(例如重量訓練、短跑)時,則傾向使用醣類。隨著時間推進,醣類的利用會逐漸降低,而脂肪的利用會逐步增加。因此有效的減肥運動策略,就是先做高強度的重量訓練先消耗醣類,再做長時間、低強度的有氧運動,燃燒脂肪的效果會更好。此外,重量訓練還有預防骨骼疏鬆、改善身形的正面效果,還能當成大吃大喝的緩衝。

女生常運動會不會變成金剛芭比?不會!肌肉要長大需要雄性激素「睪固酮」,這種激素在女生體內濃度較低,因此肌肉並不會那麼容易變大。在規律運動搭配飲食下,就會導向一個勻稱、健康的身材。從今天開始別再找藉口了吧!訂定可行的目標,穩定而持續的實踐運動計畫,減去脂肪、增加肌肉,就能擁有健康的身材,增加自信。

蔡宇哲:睡覺就能減肥,有這種好康?

睡眠到底能不能幫助減肥?如果可以,它又是怎麼個幫助法?蔡宇哲老師目前在高雄醫學大學心理學系教書,擅長領域為睡眠與生理時鐘、正向心理學,同時也是科普文章的寫手。蔡老師認為我們對睡眠有著無謂的期待,因為我們覺得睡眠是個浪費時間的活動,所以如果能在睡眠的時候不付代價的完成一些事就好了,像是補鞋、像是減肥、像是寫論文(笑)。不過現實是殘酷的,一早醒來一切仍舊沒有變化。

假如有個人在某一天獲得了10億元的不義之財,他感到良心不安,想要快點把這些錢花完。那,睡覺可以把這些錢花完嗎?同樣的,某個人在某一年激胖10公斤,他因此想要減肥。那,睡覺可以把這些脂肪消掉嗎?如果你的答案都是NO,那如果你還相信睡覺就能減肥,那一定是有神奇的小精靈來拜訪了。

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雖然在文明發展、物資充沛的社會中,大家會覺得身上累積脂肪是件壞事,但以生物的角度來說,脂肪其實是個能夠儲存多餘能量的好東西。要讓這些庫存消失,就只能把它花掉。蔡老師也不認為減重等於減肥,例如脫水也是種減重、但不是減肥,減肥的奧義在於不消掉肌肉、甚至讓肌肉增加的同時,也讓體脂肪變少,整個人變得更健康。雖然實際上也有睡一睡就變瘦的例子,像是失戀、開刀、患肝炎讓吃的量變少了,但這些方法其實不太適用於蔡老師對減肥的定義,也就是減去脂肪、保留肌肉的原則。過度的節食會讓人顯得消瘦,如此一來就偏離了減肥的初衷,對於追求美好體態並無助益。

網路闢謠時間:睡得多,瘦得快?

網路上許多謠言的組成是這樣的:儘管中間的內容是正確的,但第一句話和最後一句話都和它毫不相干,因此千萬不要輕信標題和結論!就算睡覺的時候也有脂肪被用以產生能量,如果這些能量沒有被用掉,也只能再變回脂肪,沒什麼減肥效果。

網路上說,睡眠時人體會分泌稱作纖瘦素(leptin)的激素。纖瘦素濃度越高會降低食慾,因此睡眠是有效的減肥方法。不過,這則故事只能告訴我們睡得少的話可能會變胖,但不能推論到睡得多就會變瘦。2004年有篇研究指出受試者睡眠時間長短和BMI的相關性,發現雖然睡眠時數由6小時到7.7小時BMI的確有逐步下降的趨勢,但在7.7小時候BMI卻又會回昇,這告訴我們一個重要的概念:睡眠是過猶不及的。(另一個要注意的是7.7小時這個數據,只代表這群受試者的實驗結果,並不代表它就是睡眠減肥的黃金時數。)

另一方面,由胃分泌的胃飢素(ghrelin)則正好和纖瘦素相反,分泌越多會讓人變得越餓。睡眠在6-9小時期間內,睡越多纖瘦素分泌越多、胃飢素分泌越少,食慾低了、吃得少了,自然就變瘦。不過,相關不能代表因果,於是科學家令同一批人在不同的實驗階段接受不同的睡眠長度,並測他們體內這兩種激素的濃度。他們發現,睡眠不足時纖瘦素濃度會降低,胃飢素濃度會上升。故在此下一個結論:睡眠與肥胖之間的關係,就是缺乏睡眠時會使纖瘦素降低、胃飢素提高,導致食慾增加。

意志力是睡眠送給減肥者最好的禮物

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現在泛科學網站上也有其他的減肥系列文告訴我們一些減肥相關的二三事,例如許多研究者發現睡眠不足會對大腦的反應產生影響,使得大腦讓身體難以抑制的想吃東西,甚至還想吃高熱量的食物。那睡得多到底能不能變瘦?從先前提到的兩種激素來說,睡得越多它的確讓你的食慾變低,但帶給我們的不是我們要的減肥,無助於維持肌肉,還容易復胖,和僅憑節食瘦身的原理是類似的。

睡眠可以幫助減肥的關鍵在於意志力。意志力即是自我控制的能力,在減肥的時候非常重要,而意志力需要睡眠來補充。當缺乏睡眠時,意志力會變得低下。充足的睡眠讓減肥者更能實踐飲食控制、多運動的目標。因此,睡眠充足有助於減肥在於讓你維持正常的食慾,且有充足的意志力讓你抵抗高熱量的食物、讓你更有決心持續運動。但如果想在睡眠中把脂肪燒掉,就別做夢了吧!

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萬惡的宵夜?

以生理時鐘來說,通常吃消夜的時間點會是在消化效率較不好的時候,會對睡眠造成干擾。年輕的時候多不會有感覺,但在實驗室評估上還是會看到睡眠效果變差。如果餓到睡不著或是因為工作關係必須要晚點吃,那麼可以吃一點可以提高血糖的東西來消除飢餓感,但不要短時間內攝取高熱量或是精緻的食物。有研究發現如果把睡眠時間延後,同樣在吃東西時,人會特別容易去選到高熱量的食物。當飽足訊息傳遞的速度趕不上你攝取熱量的速度,就很容易變胖了!

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【關於 M. I. C.】

M. I. C.(Micro Idea Collider,M. I. C.)微型點子對撞機是 PanSci 定期舉辦的小規模科學聚會,約一個月一場,為便於交流討論,人數設定於三十人上下,活動的主要形式是找兩位來自不同領域的講者,針對同一主題,各自在 14 分鐘內與大家分享相關科學知識或有趣的想法,並讓所有人都能參與討論,加速對撞激盪出好點子。請務必認知:參加者被(推入火坑)邀請成為之後場次講者的機率非常的高!

本場演講由科技部「科普資源整合運用推廣計畫」支持,PanSci泛科學與國家高速網路與計算中心共同舉辦。歡迎大家到科技大觀園閱讀更多科學內容。

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Gilver
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畢業於人人唱衰的生科系,但堅信生命會自己找出路,走過的路都是養份,重要的是過程。

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「想像力」幫費爾普斯奪下了23面金牌,難道,我也可以嗎?——《心念的力量》
商業周刊
・2022/08/20 ・2148字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

泳壇的傳奇人物——「飛魚」費爾普斯

美國游泳健將麥可.費爾普斯(Michael Phelps)擁有二十八枚獎牌(其中二十三枚是金牌),至今仍然是最多榮譽獎牌的奧運選手。

費爾普斯的能力似乎超越了人體的極限,一些記者質疑他驚人的表現實在是「好到令人難以置信」。然而,費爾普斯在職業生涯中自願參加許多禁藥測試,也都全部通過。

也許他驚人的比賽成就可以用另一個異乎尋常的優勢來清楚地解釋,亦即他非凡的觀想能力。

在訓練期間、或為重大比賽做賽前準備時,他會想像一場完美的比賽。

他在《夢想,沒有極限》(No Limits)的自傳中寫道:「我能看到起點、游泳姿勢、蹬牆、轉身、終點、策略等所有細節。一切的想像,就像我在腦海中規畫了一場比賽,而這種規畫有時似乎讓比賽結果一如我所預期的」。他認為,正是這種能力幫助他成為最偉大的奧運選手,而不是純粹的身體能力。

費爾普斯是擁有最多奧運獎牌的游泳選手。圖/Getty Images

激發想像力、強化運動表現

科學實驗已經證實,觀想的效果是深遠的,對職業運動員和休閒鍛鍊者來說都是如此,最引人注目和驚人的影響在於人的肌肉力量。

在一項研究中,科學家在進行某種形式的心理訓練之前,測量了參與者的前臂力量。這項任務很無趣,但是很簡單:他們必須每天花十五分鐘,每週五天,想像自己在用前臂舉重物,例如一張桌子。

一些人被要求從內在觀想來做這件事,想像自己在舉重的動作;另一些人被要求從外在觀想來做這件事,就像他們從自己身體外面看自己一樣。對照組則完全沒有進行任何練習。

六週後,結果令人驚訝,運用自我內在觀想的人,力量新增了 11%——儘管這組人沒有任何實際的舉重練習。那些運用外在觀想的人顯示大約 5% 微幅的改善(但研究人員無法確定這具有統計顯著性),而對照組實際上似乎稍微弱一些。

與其他改善健康的心理技巧一樣,如果體力完全只是由肌肉質量決定,將會無法解釋這些發現。然而,根據心理生物學新的運動觀點,這一切是很有道理的。

請記住,運動表現取決於大腦對身體能達到的目標和運動強度的預期,然後再藉此規畫肌肉的力量和疲勞程度。

心理意象可以提高身體對自身能力的感知、增強發送給肌肉的訊號,並改善運動協調性。圖/Pexels

心理意象可以讓你有意識地完善這些預測、並提高身體對自身能力的感知、增強發送給肌肉的訊號,並改善運動協調性。

正如諾克斯的研究,即使在運動極度疲勞時,運動員通常也沒有運用到大部分的肌肉纖維,但這些心理意象可能會鼓勵身體召喚更多沒用到的肌肉纖維。

針對運動員對於賽事進行生動觀想的腦部掃描顯示,對身體運動的想像會啟動大腦內部主要的運動皮層和基底神經節的區域,這些區域通常涉及運動的規畫和執行,讓大腦準確地計算出需要刺激哪些肌肉、以及對身體的影響。而這些增強的預期心理將轉化為真正的表現提升。

根據這個理論,內在想像比外在想像更成功,因為能夠更詳細地預測你在運動期間的感受,進而使身體能夠更有效地執行動作。

注意!想像不能讓你變超人,僅僅是運動的輔助工具

當然,心理訓練不能、也不應該取代身體訓練,但卻可以讓運動員充分利用休息時間,以及避免受傷後力量流失。

例如,當人的四肢被打上石膏時,身體肌肉通常會變弱,但俄亥俄大學(Ohio University)的科學家發現,每天幾分鐘的心理練習可以將這些損失降低一半。

對於一般人來說,心理訓練應該只是另一種工具,藉此強化運動的好處。

雖然「想像」可以提升運動表現,但並不代表可以直接取代身體的訓練,也不代表可以讓一般人超出人體的極限!圖/Pixabay

如果你覺得上健身房是一種壓力,想要改變你對運動的心態,那麼定期想像運動的好處可以使你更享受整個過程。如今,針對青少年、中年和老年人參與者的各種研究已證明,每週有規律地練習幾分鐘的運動想像,可提高人的動機、對運動的享受、以及運動表現。

當你親自測試這一點,在想像你的表現時不要好高騖遠。

你不想讓自己失望,這會降低你的動力,或是要小心過度勞累導致受傷(如果沒有持續的體能鍛鍊,身心合一的效果也是有限的)。當你在想像運動時,試著把注意力集中在過程中希望感受到的積極感:例如,充滿活力和興奮的感覺,而不是疲勞或倦怠。

就像費爾普斯一樣,你將會「重新規畫」身心合一,讓自己克服任何可能妨礙表現的心理限制,如此一來,運動就不再是一個無法克服的挑戰。

——本文摘自《心念的力量:運用大腦的期望效應,找到扭轉人生的開關》,2022 年 7 月,商業週刊

商業周刊
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運動聽音樂,讓你越動越活躍!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/08/15 ・2255字 ・閱讀時間約 4 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

你有過邊聽音樂邊跑步的經驗嗎?讓我們先來看一段動畫,再開始今天的主題!動畫裡的主角阿辰有個熱愛跑步的阿公,他想要挑戰路跑,於是向阿辰下戰帖,想看誰可以先跑完四圈操場。沒想到,原本落後的阿辰,戴上耳機後,竟然逆轉局勢,贏得了比賽。這究竟是什麼魔法?為什麼音樂能讓阿辰瞬間變成飛毛腿呢?

「音樂關鍵字(Unlocking Music)」EP2:奔跑吧!阿公(Go, Grandpa, Go!)。影/YouTube

日常生活中的音樂與運動

2014 年,美國音樂潮牌 Sol Republic 調查 1,000 位民眾使用耳機的習慣,有 62% 的民眾表示「一整天沒有聽音樂,比一整天沒有社交活動」更糟,另外也有 40% 的民眾表示,如果沒有搭配音樂,他們想要運動、鍛鍊身體的欲望就會大幅降低。

在臺灣,如果你曾經踏進健身房或運動中心,想必聽過從喇叭傳出來的快節奏音樂,或是看過不少人戴著耳機跑步、舉重、騎飛輪。如果你在學校或熱鬧的商圈看過街舞表演,通常也都是選用節奏明快的流行歌。可是,為什麼音樂和運動有關呢?一邊運動,一邊聽音樂,真的對我們有幫助嗎?如果有,背後的科學原理又是什麼?

聲音如何穿越耳朵、抵達大腦?

想知道為什麼音樂和運動有關,就得先瞭解聲音如何穿越耳朵、抵達大腦。

從生理構造來看,我們的耳朵可分為三部分:外耳、中耳和內耳。外耳負責將接收到的聲波傳入中耳。中耳有「耳膜」和「聽小骨」,能夠增強聲波,將聲波轉換成內耳能夠解讀的訊號。內耳有「耳蝸」和「前庭系統」,分別掌管聽覺和平衡感。這兩個結構會在末端合體,成為「前庭耳蝸神經」,也就是 12 對腦神經中的第 8 對,可以將聲音訊號直接送進大腦。

聽小骨(綠色)、耳蝸(粉紅色)與前庭耳蝸神經(藍色)。圖/iStock

擅長平衡、喜歡打節拍的前庭系統

說到平衡感,那就和運動有關了!前庭系統的功能就是穩定身體,讓我們走路時不易跌倒、運動時能保持平衡,眼睛追蹤移動物體時,也不至於暈頭轉向。這些都要歸功於前庭系統裡頭的「半規管」和「耳石」,前者感知旋轉,後者感知重力與加速度。

如果我們一邊跑步一邊聽音樂,讓節奏規律的低頻重拍經由前庭系統刺激大腦,就能讓大腦誤以為是雙腳落地的低頻聲響。如此一來,大腦就會透過前庭系統發送訊號給肌肉,幫助腳步保持規律。換句話說,如果音樂節奏與步伐速度相近,跑起來就能更輕鬆;反之,如果換成節奏較慢的音樂,前庭系統就會讓我們不自覺放慢腳步,導致運動效果不佳。

研究顯示,聽音樂運動「效果十分顯著」

早在 1911 年,美國統計學家艾爾斯(Leonard Ayres)就發現,如果賽道旁有樂隊演奏,自行車選手踩踏板的速度也會隨之加快。[1] 2012 年,英國雪菲爾哈倫大學(Sheffield Hallam University)的研究進一步證明,相較於踩踏速度沒有和音樂節拍同步的選手來說,同步選手的耗氧量減少 7%,意思就是比較不容易疲累或缺氧。由此可見,音樂就像身體的節拍器,可以穩住運動節奏,減少體力耗損。[2]

2017 年,印度幾所大學的醫學院教授共同研究音樂對青少年運動表現的影響。這些教授找來 50 位年齡介於 19 到 25 歲的學生,讓他們連續 10 個早晨在跑步機上運動,速度不限,累了就可以停下來。研究數據顯示,在沒有播放任何音樂時,男性的平均運動時間約為 26 分鐘,女性則是 18 分鐘;相較之下,當他們聆聽各自喜歡的音樂時,男性的平均運動時間可以達到 42 分鐘,女性則是 31 分鐘,前後有非常明顯的落差。[3]

音樂能夠顯著延長青少年的慢跑時間。圖/IJPPP

2020 年,美國桑福德大學(Samford University)的研究也顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。雖然臥推速度幾乎沒有差異,如圖(a),可是臥推次數明顯增加。根據圖(b)的數據,如果聆聽不喜歡的音樂(NON-PREF),平均只能推 11.1 下,經過兩分鐘休息後,只能再推 8.0 下;但如果聆聽喜歡的音樂(PREF),平均可以推 13.5 下,經過兩分鐘休息後,也可以再推 9.4 下,可見聽音樂運動的效果確實非常顯著。[4] 

研究顯示,只要在暖身時,聆聽喜歡的音樂,就可以提高臥推槓鈴的表現。圖/JFMK

註解

參考資料

  1. Sound Over Pounds: Survey Finds Two Out Of Three People Cut Their Workout Short Or Ditch It Completely Without Headphones
  2. 認識耳朵 – 歡迎光臨林口長庚耳鼻喉部
  3. Let’s Get Physical: The Psychology of Effective Workout Music
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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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我們的失眠和喜鵲的失眠有什麼地方不一樣?
胡中行_96
・2022/05/12 ・2031字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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輾轉反側,徹夜難眠的時候,您幾點起床?就算醒了,工作效率是否異常低落?
在此,請您非但別只想到自己,還要拿出一點同理心:因為被剝奪睡眠的澳洲喜鵲,也深受困擾。

徹夜難眠很可能會影響工作效率。圖/Pixabay

捉野生喜鵲來做失眠相關的實驗

2022 年 4 月的《科學報告》期刊,有一篇標題冗長的論文,叫做〈失眠削弱澳洲喜鵲的認知表現並改變其歌曲產出〉[1]。其第一作者澳洲 La Trobe 大學博士候選人 Robin Johnsson,認為歌唱的時辰與類型,對於喜鵲的社交生活相當重要,並以此做為研究主題[2]。且不論在 COVID-19 疫情之前,有些人就已經沒什麼社交生活,更不要談呼朋引伴一起歡唱 KTV,人家喜鵲可是隨時都過得多采多姿。

喜鵲齊聲合唱。影/Youtube

於是,牠們就被科學家抓去做實驗了。

首先,研究團隊架設陷阱,用起士誘捕野生喜鵲。為牠們戴上標有序號的腳環之後,再關進裝有監視器的房間裡。接著,為了測量腦電波圖(electroencephalogram, EEG)與肌肉電位圖(electromyogram, EMG),科學家把無辜的喜鵲抓來開刀。於其腦部表面和頸部肌肉,植入電極貼片(electrodes),方便之後記錄睡眠狀態[1]

然後,喜鵲們就去接受特訓。

反覆訓練後篩選符合資格的喜鵲來做失眠實驗

研究團隊準備了一種木製食器,左右各挖一個淺槽。其中一個槽裡,盛裝少量起士和麵包蟲。第一次食物直接攤在眼前,不加以掩飾;第二次猶抱琵琶半遮面;第三次開始蓋子完全擋住凹槽,令喜鵲啥也看不見。在訓練的初期,全部的食器都採用灰色蓋子。直到最後的「聯想學習」(associative learning),蓋子被換成黑色或白色。喜鵲掀開特定顏色的蓋子,發現下面藏有食物。這樣重複 15 次,讓牠們不把「食」、「色」的關係兜在一起也難[1]

認知測試的教具,澳洲喜鵲執行聯想或逆向學習任務。圖/參考資料 1

結訓後,研究團隊把食器裡的獎勵換成「不會動的麵包蟲冷盤」(chilled, unmoving mealworms),為喜鵲舉辦驗收成果的模擬考。除了執行「聯想學習」的覓食活動,科學家也期望牠們展現「反轉學習」(reversal learning)的能力。將蓋子的顏色調換,要喜鵲嘗試選出有食物的凹槽。這個階段有一些評分要點[1],例如:

  1. 喜鵲做出第一次選擇時,是否有延遲的行為。緩慢的反應,代表注意力不集中,或動機下降。
  2. 喜鵲得經過幾回,才能達到連續 12 次嘗試中,有 10 次正確的及格分數。
  3. 喜鵲選擇正確瓶蓋的比率。

凡是順利通過模擬考的喜鵲們,便能晉升至下一關。

在實驗的主要階段,喜鵲們被劃為三組,分別體驗下列三種睡眠模式之一:無干擾睡眠、6 小時睡眠剝奪,以及 12 小時睡眠剝奪。研究人員防止喜鵲睡著的花招,包括:迫近或拍打鳥舍、發出噪音,或是輕撫充滿睡意的喜鵲[1]。如同可憐的臺灣中學生,明明前晚都沒睡飽,隔天還得參加考試。研究人員存心要看失眠的喜鵲,怎麼失常。

人類跟喜鵲一樣會被睡眠影響行為

正式測驗的結果不出所料,沒睡飽的喜鵲容易犯錯,而且要花較長的時間,才能選出正確答案。有些喜鵲甚至失去參與測驗的動機,傾向找機會補眠。其實以前的研究便顯示,失眠也會降低人類的認知表現。諸如參與動機、清醒程度(alertness)、注意力、警戒等級(vigilance)等,都會受到負面影響[1]

除了喜鵲考試的成績,科學家也記錄了牠們社交行為的變化。失眠的喜鵲寧可睡覺,也不要唱歌。最後就算唱了,單曲的長度卻意外地延展。原本的晨曲改在中午演出,頻寬變得狹窄,內容相較貧乏,顫音也明顯減少。這與人類的口語溝通,大同小異。當一個人睡眠不足,說話的速度會緩慢下來,咬字不如平常清晰,語句重覆的機率提高,甚至可能妨礙聽眾理解講者所要傳達的訊息[1]

澳洲喜鵲有複雜的家族。牠們用歌聲來劃定疆域,分辨敵友,並建立「鳥」際關係。失眠不僅會害喜鵲把歌唱得七零八落,也會進一步危及其社交生活。既然以往的人類睡眠實驗結果,與喜鵲有那麼多的相似處,下次在抱怨疫情害自己沒朋友之前,我們是不是應該先睡飽,再來思考怎麼社交呢?

睡飽再來社交比較不會被睏意影響思考。圖/Pexels

備註:此實驗結束後,參與受試的澳洲喜鵲,均在 2019 年 7 月被野放。

參考資料:

  1. Sleep loss impairs cognitive performance and alters song output in Australian magpies (Scientific Reports, 2022)
  2. Researchers find what magpies lose from hitting snooze (Brisbane Times, 2022)

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胡中行_96
47 篇文章 ・ 16 位粉絲
曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。