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喝咖啡聊生理鐘

王輝斌
・2015/01/05 ・2544字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 581 ・九年級

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credit: CC by Dan Lacher@flickr
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咖啡已是現代人的提神飲料,許多人要是早晨不來杯香醇咖啡整天都會提不起勁腦袋昏沉沉,好像連日常生活都失去了色彩。但是愛喝咖啡的你,真的認識你手中這杯可人兒嗎?

咖啡讓人清醒, 是因裡面所含的咖啡因 (caffeine),這是一種天然鹼, 是許多植物都能製造的自我防禦機制。有些昆蟲碰上了含有大量咖啡因的植物,會因為攝取過量而麻痺甚至死亡。(註1.)咖啡因的化學結構和腺苷 (adenosine)非常接近,當我們攝取咖啡時, 咖啡因會穿過血腦障壁(blood brain barrier) 與腺苷受體 (adenosine receptor) 結合抑制其活性(receptor blockade)。在啟動睡眠的機制中,有一類型是當腦中的腺苷濃度增加到一定程度,與受體的結合會降低神經活動使大腦進入睡眠狀態。當一進入睡眠狀態,腺苷的濃度因代謝速度變慢而減少, 大腦的神經活動會漸漸活躍,我們也就跟著清醒過來。而咖啡因所扮演的角色就是與腺苷競爭其受體,並抑制下游的訊息傳遞,因此能保持神經的活性狀態達到醒神的效果。咖啡因也會提高心跳速率,並促進肝醣分解葡萄糖。 因此,咖啡因不僅能提高腦部活性也能增加血液中的葡萄糖濃度以備大腦和肌肉的需求。除此之外,咖啡因的代謝產物對我們的身體也有多方面的影響。

 

經過肝臟的代謝後,咖啡因的代謝物分別為副黃瞟呤 (paraxanthine)、可可鹼 (theobromine)、 和茶鹼 (theophylline)。 其中以副黃瞟呤為大宗,能夠促進脂肪的代謝,提高血中脂肪酸 (fatty acid) 與甘油 (glycerol)的濃度。 可可鹼會使血管擴張促進排尿,這也是為什麼咖啡是利尿劑的原因。茶鹼能夠舒緩支氣管的平滑肌,但其含量太少,並不足以提供醫療上的氣喘治療。成年男性的咖啡因代謝半衰期約為5小時, 成年女性為5~10小時,因此女性對於含咖啡因飲料比男性更敏感、更容易晚上失眠。

許多常喝咖啡的人認為沒有攝取到咖啡因似乎就沒有辦法真的打起精神,這時常會開玩笑地說:「對咖啡因上癮了啦!」但在嚴格的醫學標準之下,上癮的定義是「需逐漸提高攝取量才能達到效果,」比如說,吸毒患者在短時間內的吸食量必須不斷提高才能達到滿足的刺激。 但對一般人而言,長期喝咖啡的量是固定的,有些人習慣一天一杯,有些人必須早上下午各兩杯, 無論如何,他們的飲用習慣都能維持長期不變。 再者,中斷上癮藥物會出現嚴重的「禁斷症狀」(註2.),但咖啡的愛好者即使中斷咖啡的攝取,除了不習慣的昏沉之外並沒有更嚴重的症狀出現。 因此,那些沒有咖啡似乎就無法工作的人, 其實不是對咖啡上癮,嚴格來說,他們只是對咖啡的「依賴」比較深而已。 關於咖啡因的利與弊 (註3. &註4.) 科學界目前還沒有定論,泛科學有相關的文章報導,而我們在閱讀相關報導時,應該盡量閱讀作者所參考的原文,了解該研究在實驗設計上或是實驗結果的理解上是否夠客觀或僅是過度解讀。

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生理時鐘掌管著我們的睡覺節律,如果咖啡因能保持大腦活躍讓我們不那麼想睡覺,那是不是也會影響我們的生理時鐘呢?在細胞內的層次上,咖啡因的攝取不僅影響位於大腦的中央時鐘 (central clock) 也影響位於組織中的周邊時鐘 (peripheral clock),從透過對老鼠的實驗結果可知,咖啡因會延遲 (phase delay)中央時鐘,並且干擾光訊號對中央時鐘的調控;另一方面,咖啡因也會影響其周邊時鐘,若於白天攝取咖啡因會延遲 (phase delay)周邊時鐘,於晚上攝取則會前置 (phase advance)周邊時鐘。 這些周邊時鐘負責調控著周邊器官系統 (peripheral organ system)像是肝臟、腎臟的功能,而生理時鐘的前置或是延遲代表著基因轉錄/轉譯 (transcription/ translation)的表現受到了影響,暗示著這些重要代謝器官的調控也會受到影響。既然咖啡因會影響生理時鐘,科學家們自然想知道這日常飲料能不能幫助因長途旅行有時差困擾 (jet lag)的人或是值大夜班的人 (shift workers)。目前相關研究指出,雖然咖啡因的攝取能讓人保持清醒,但關於是否降低在工作上因疲勞而易有的傷害或是錯誤,仍有爭議。

此外,也有人從皮質醇 (cortisol)的角度來看咖啡與生理時鐘的議題,建議咖啡愛好者的飲用時間應該是起床後1~2小時。 皮質醇與退黑激素 (melatonin)同為生理時鐘系統內重要的訊息傳遞賀爾蒙 (hormone),其濃度的高低起伏變化也受到生理時鐘的調控。進一步來說,皮質醇是一種壓力賀爾蒙,在血液中的濃度會在我們即將睡醒時達到高峰讓我們清醒。關於飲用時間的建議,其背後的假說是:如果我們一起床就喝咖啡,那咖啡因影響大腦的時間也正是皮質醇濃度正高的時候,也就是你本來就比較清醒的時候。1~2小時後,當咖啡因的濃度因代謝而隨時間降低,皮質醇濃度也因正常的約日節律 (circadian rhythm)調控下降,你就會覺得剛剛飲用的咖啡好像沒甚麼用,而想攝取第二杯咖啡以抵擋因皮質醇濃度下降導致的昏沉感。因此,不適當的飲用時間可能會造成較高劑量的咖啡依賴性。雖然從生理時鐘的角度出發來看這個假說似乎是有道理的,但必須注意,這派說法來自一位在2013年攻讀健康科學的博士生(註5),是根據這位博士生對生理時鐘與皮質醇濃度的了解以及他對咖啡的認識而提出的假說,並沒有真正的實驗數據去探討這個假說的真偽。

備註:

  1. 可延伸閱讀泛科學 為何咖啡要合成咖啡因?讓咖啡的基因體告訴你
  2. 戒斷症狀: 指在中斷或停止使用癮性物質後所產生的生理或心理的改變
  3. 泛科學 喝杯咖啡,遠離糖尿病咖啡一天不超過 3~4杯最健康
  4. 泛科學 咖啡因的利與弊孩子喝的是能量,還是糖份跟咖啡因?
  5. The best time for your coffee

參考文獻

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  • K. Ker, L. M. Edwards Pj Fau – Felix, K. Felix Lm Fau – Blackhall, I. Blackhall K Fau – Roberts, I. Roberts, Caffeine for the prevention of injuries and errors in shift workers.
  • S. Narishige et al., Effects of caffeine on circadian phase, amplitude and period evaluated in cells in vitro and peripheral organs in vivo in PER2::LUCIFERASE mice.
  • T. Roehrs, T. Roth, Caffeine: Sleep and daytime sleepiness. Sleep Medicine Reviews 12, 153-162 (2008).

【作者介紹】
王輝斌, 台灣大學動物科學技術學系畢業,目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士。 大學期間,因參與國科會大專生研究計畫而接觸季節性繁殖的山羊, 並對環境中因時間而改變的光照時間 對生物體所產生的影響有了初步的認識和興趣。在研究所期間 加入了生理時鐘研究室,並被生理時鐘與日常生活的密不可分深深吸引,積極參與生理時鐘在生理代謝、生殖系統、自閉症、神經退化疾病的研究,希望將來能透過這方面的知識和專長,讓更多人認識光汙染和作息不正常所帶來的危害。目標是透過這個身體內預設的時間系統,,加強個人的健康維護與藥物利用,也希望能夠認識其他領域的朋友,,透過跨領域合作的方式讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。

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王輝斌
4 篇文章 ・ 1 位粉絲
台灣大學動物科學技術學系畢業, 目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士, 研究領域是生理時鐘和神經科學, 希望能分享一些科普知識讓大家注意這好玩的時鐘。目標是透過這個身體內預設的時間系統, 加強個人的健康維護與藥物利用, 也希望能夠認識其他領域的朋友, 透過跨領域合作的方式, 讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。

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睡眠不足來杯咖啡?小心!這可能是個惡性循環——《人類文明》
天下文化_96
・2024/06/19 ・2251字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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咖啡因對大腦的影響

咖啡因是一種分子上的模仿大師。人類醒著的每一分鐘,腦中都會不斷增加腺苷(adenosine)這種化學物質,像是沙漏的沙子不斷累積,能夠告訴我們已經醒著多久,且會讓大腦運作逐漸放緩,創造出一種睡眠壓力,讓人體做好入眠的準備。所以醒著 12 個小時到 16 個小時,人就會感受到一種難以抗拒的誘惑,想回臥室躺著進入夢鄉。

然而,咖啡因的分子結構十分類似腺苷,能夠搶先一步與腺苷的受體結合,卻不會活化受體;這樣一來,反而是對這些腺苷受體形成一種化學封鎖。所以,只要你的腦中有大量咖啡因,腺苷就無法與受體結合,難以傳遞正常的訊號咖啡因就是靠著這種藥理作用來抑制睡意,使大腦保持警覺與專注。雖然腺苷依然不斷在大腦中堆積,只不過所發出的訊號就這樣被咖啡因給堵住了。但是,等到身體分解了咖啡因,腺苷就會宛如大壩潰堤,讓人感受到沛不可擋的睏意——這就是可怕的咖啡因崩潰(caffeine crash)。

植物合成咖啡因,原本是做為一種天然的殺蟲劑,避免葉子或種子遭到啃食,甚至還能殺死昆蟲。但奇怪的是,像是包括幾種咖啡類與柑橘類植物在內,有些植物的花蜜也含有咖啡因,花蜜原本該是用來吸引昆蟲授粉的。實驗結果顯示,咖啡因能夠增強蜜蜂的嗅覺學習能力,讓蜜蜂更能記得這些花的氣味,於是不斷回訪這些有著咖啡香氣的花朵。也就是說,這些植物等於是讓蜜蜂吸了興奮劑,引誘它們成為自己忠實的授粉者;可以說,正是咖啡因讓蜜蜂願意不斷嗡嗡嗡上工。

研究顯示,咖啡因是蜜蜂的興奮劑,可以讓他們願意不斷嗡嗡嗡上工。圖/envato

咖啡因的另一個作用是增加依核裡的多巴胺濃度,同時也會提高多巴胺受體的敏感性。這會刺激我們前面提過的中腦邊緣報償路徑,讓人在喝到一杯好茶或咖啡的時候,感受到愉悅的好心情;但也會讓人上癮。人類之所以愛喝咖啡或茶之類的飲料,是因為這能夠刺激大腦、抑制睡意;而且只要一開始喝了,就會因為咖啡因成癮而讓人維持這樣的習慣。於是回過頭來,我們就看到咖啡因對歷史產生了長久的影響。

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在啟蒙時代,咖啡在歐洲咖啡館裡刺激了知識份子的思想與話語;到了不斷變化的工業時代,則是茶讓英國工人階級的身心得以調適。工業革命淘汰了像是編織、打鐵這些傳統工藝,以龐大的機器加以取代。從煤氣燈到電燈泡,各種人造光源讓工廠開始能夠一路運作到深夜。而咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。茶裡面加的糖也能提供熱量,讓人在長時間的輪班期間維持體力。咖啡因就這樣將工人變成了更好的零件,更能配合那些永遠不知疲倦為何物的鋼鐵機器。

〔附注:出於類似的原因,戰爭時期的軍隊也會運用各種精神藥物。像是希特勒速度驚人的閃電戰,先是在 1939 年 9 月橫掃波蘭,接著在 1940 年初攻下法國與比利時。這一方面靠的當然是德意志國防軍裝甲師的機動性,坦克既配備了無線電裝置用於協調,還能得到德意志空軍轟炸機的空中支援。但另一方面,這項成功的背後還有另一項技術的支援:靠著合成興奮劑「甲基安非他命」(methamphetamine,分子結構類似腎上腺素),德軍能夠戰得更猛更久,而不會感覺精神倦怠或身體疲勞。安非他命的化學作用讓人進入高度警覺狀態,也大大提升了自信與攻擊性。閃電戰的成功,靠的其實也是部隊嗑了藥。就連希特勒本人也同時混打多種藥物(古柯鹼、甲基安非他命、睪固酮),提供作戰指揮時的體力。〕

咖啡因不但能讓工人在單調無趣的工廠環境裡,維持清醒專注,連那些營養不良造成的飢餓感也能一併排除。圖/envato

所以講到工業革命,工廠與磨坊的動力靠的是蒸汽機,但如果是操作機器的工人,靠的燃料就是東印度公司帶來的茶葉、加上來自西印度群島的糖。於是,茶的歷史深深植根於對勞工的剝削——從印度的茶園、加勒比海的甘蔗栽培園、再到英國的工廠,都壓榨著這些工人所有清醒的時分。

如今,若想要控制我們的睡眠清醒週期(sleep-wake cycle),咖啡因仍然是一項重要工具。這個科技社會的步調太過急促,不允許我們被動順應自己的生物時鐘,得主動加以調整,適應數位時鐘的要求。而很多人靠的就是自行攝取咖啡因,在每天上班途中把自己叫醒、讓自己能在辦公桌前熬夜趕工,或是在長途飛行後,把生理時鐘同步到新的時區。很多咖啡因成癮者都能自己調整這種藥物的劑量,一方面巧妙發揮咖啡因的正面作用,讓自己更能面對現代世界對專注力的需求,另一方面也能避免過度攝入造成的負面作用,像是焦躁不安、心跳加速、胃部不適。

然而,咖啡因雖然讓我們得以抑制大腦發出的睡意訊號,卻也成了現代人常常睡眠不足的一大主因。咖啡和茶就這樣和人類玩著兩面手法:我們喝咖啡和茶,是為了緩解長期的嗜睡;但造成這種情形的元凶也正是咖啡因。事實上,我們早上會想趕快來杯咖啡,讓腦子清醒一點、或是提振精神,很多時候其實是在緩解一夜難眠的戒斷症狀。

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——本文摘自《人類文明:生物機制如何塑造世界史》,2024 年 05 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化_96
142 篇文章 ・ 623 位粉絲
天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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吃宵夜、晚進食=變胖凶手!想瘦身就早點吃飯吧!
Peggy Sha/沙珮琦
・2022/11/16 ・1569字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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減肥的黃金守則之一就是:不要吃宵夜!但如果嘴饞該怎麼辦?只要沒有超過一天的熱量額度,應該沒關係……吧?

如果你也是這麼想的,那可就大錯特錯了!

最近一項由布萊根婦女醫院(Brigham and Women’s Hospital)團隊發布在《Cell Metabolism》期刊上的研究就發現:吃飯不只要吃得好、吃得巧,抓對 timing 更重要!

接下來,就讓我們有請師爺(誤)研究團隊來為您解釋解釋:什麼叫 timing?

飯!是一定要吃的,不吃不行!但是吃的「Timing」很重要。 圖/IMDb

想減肥只要少吃多動就可以了?情況沒有你想得那麼簡單!

一般說到減肥,大家腦袋中浮現的不外乎「管住嘴、邁開腿」這六個字,不過,其實少吃多動等改變只能產生暫時的效果,因為在飲食之外,還有一系列非常複雜的因素會影響能量平衡、增加肥胖風險,而其中一個重要的因素,便是我們身上的晝夜節律系統 aka 生理時鐘。

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過去已經有不少研究發現,較晚吃飯會增加肥胖風險、增加體脂、降低減肥成功率,不過,背後的原因的到底是啥卻沒人清楚。

於是,布萊根醫院「晝夜節律和睡眠障礙部門」中的成員們決定迎接挑戰,來解開這個神祕的難題。他們找來了 16 位 BMI(身體質量指數)落在過重和肥胖範圍中的患者,在實驗開始前,所有人都要嚴格遵守固定的作息表和用餐內容,而後前往實驗室分別進行兩套飲食方案。

你習慣每天早餐嗎? 圖/Pexels

方案一:愛吃早餐組,每天 9 點乖乖吃早飯,一天三餐、餐餐不落,六點前吃晚餐。

方案二:晚點吃飯組,跟另一組吃同樣的東西,但跳過早餐,改吃午餐、晚餐和宵夜,宵夜會在 9 點~10 點間吃。

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晚吃飯真的母湯!更容易餓還不易消耗

不管早吃飯還是晚吃飯,所有參與者到了 12 點都得乖乖上床睡覺,隔天早上 8 點起床,這樣持續六天,每天都要定期匯報自己飢餓程度和嘴饞程度,然後三不五時讓研究者們量個體溫、確認下能量消耗、抽點血……。

結果發現呢,較晚吃飯會讓人們更容易餓,想吃東西的慾望和想吃的量都會增加,還會想吃澱粉類和肉類食物。

較晚吃飯會增加想吃澱粉類和肉類的慾望。圖/GIPHY

除了這些主觀的回饋外,我們體內的激素也會隨著吃飯的時間而改變:比如說,一種叫做「瘦素」(Leptin)的激素會下降,而當這種激素的濃度下降,我們就比較容易覺得餓。更慘的是,晚吃飯還會降低我們的核心體溫,並讓我們燃燒的卡路里的速度變慢、總數變少,平均每天會少消耗約 5.03% 左右的熱量。

此外,晚吃飯也會影響讓我們體內脂肪組織的代謝,比如說,它會讓 PLD6、DECR1、ASAH1 幾個負責分解脂質的基因表現量下降,反之,負責脂質合成的 GPAM、ACLY、AACS、CERK 等基因表現則會增加。根據過去的相關研究,可以推斷這樣的變化會讓身體減少脂肪分解、增加脂肪生成,也就是說:你的身體會更容易自己囤油啦!

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在對的時間點吃飯!圖/GIPHY

綜合這種種觀察結果,晚吃飯不僅會增加食慾、增加攝取量,還會減少熱量消耗、容易累積脂肪,總而言之,就是讓整體肥胖風險 Up Up 啊!所以說你愛吃宵夜的各位啊,還是快快將手上那罪惡的食物收起來吧!如果真的很想吃,那就早點吃飯吧!

  1. https://www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221004121928.htm
  2. https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(22)00397-7
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Peggy Sha/沙珮琦
69 篇文章 ・ 390 位粉絲
曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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窺探時間的萬花筒──談談《解剖時間》這本真正的「時間簡史」
臉譜出版_96
・2022/02/13 ・2735字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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  • 作者:陳瑞麟/中正大學哲學系講座教授
「時間是什麼?」圖/envato elements

三十多年前,知名的物理學家霍金(Stephan Hawking)寫了一本暢銷的科普書《時間簡史》,以「時間」為核心介紹宇宙論的演變。雖然《時間簡史》顯示出「時間」是個物理學和宇宙論中無所不在的變量,卻不是一本真正的「時間簡史」,因為它沒有針對「時間是什麼?」這個問題來回答,也沒有涉及物理理論之外的「時間」概念。

嚴格說來,目前世界上可能沒有一本真正的「時間簡史」──《解剖時間》(The Clock Mirage: Our Myth of Measured Time)也許是我所知範圍內的第一本。

《解剖時間》是數學家兼科普作家馬祖爾(Joseph Mazur)在 2020 年出版的科普著作,光看作者背景或英文標題會讓人以為這本書只是在談人類如何測量時間,或把時間量化和數學化的故事。但其實本書的內容就如中文書名所示,馬祖爾介紹的是人類如何從各種不同的角度去思索「時間」這個概念,不限於數學和物理學。

圖/envato elements

這裡的「人類」包括歷來的哲學家、數學家、物理學家、心理學家、生物學家和普通人,正因如此,本書與先前一些的標榜「時間」的著作有所不同。《解剖時間》企圖告訴我們:「時間是什麼?」以及探討時間的奧祕並不是物理學家的專利。然而,除了物理學之外,我們還有什麼管道或方法能回答這個大哉問呢?

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公元第四世紀的基督教哲學家聖奧古斯丁(St. Augustine)明確地提出「時間是什麼」這個問題,接著回答:「如果沒有人問我的話,我還滿清楚時間是什麼;但如果有人問我,而我試著解釋的話,我就搞不清楚了。」奧古斯丁的妙答敏銳精準地捕捉了絕大多數人在面對這個提問時的心理反應,也因此馬祖爾在本書中多次引述他。

然而,大多數人要不是在繁忙的「時間壓力」下放棄思索「時間」,就是沒有適當的管道和引導來認識「時間」,又或是只能找到介紹物理時間的著作。對於後兩種情況,本書無疑捎來福音。

基督教哲學家聖奧古斯丁(St. Augustine)圖/Philippe de Champaigne,公有領域

《解剖時間》全書分成五個部分,分別是「測量」、「理論家、思想家與觀點」、「物理學」、「認知的感官」以及「生命的韻律」;這五個部分可以粗略地對應到「測量時間的工具所定義的時間」、「從古代到近代哲學理論的時間」、「當代物理理論的時間」、「人們心理內省時感知的時間」、「生物生理循環的時間」。每一部分之下又有 3~5 章不等,每一章探討一個不同的主題或現象。

例如,第 1 章「水滴、移影」介紹歷史上的計時工具是如何出現,又如何報時。第 2 章「搖鈴、擊鼓」介紹機械鐘如何被發明以及幾具歷史上有名的機械鐘。第 4 章「芝諾的箭袋」介紹哲學史上有名的「芝諾悖論」,這個悖論爭論運動是不可能的,只是個假象,馬祖爾隨後討論亞里斯多德如何駁斥此論證。第 13 章「它跑哪去了」介紹人老化後的心理時間感覺是否會比年輕時更慢或更快。第 16 章「內在的節拍」介紹生物活細胞內部的體內時鐘現象──生物不像人一樣能夠製造機械鐘並認知時間,但是它們照樣活得十分有規律,能在固定的時刻從事固定的行為,那麼究竟是什麼樣的生理機制導致這樣的現象?

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全書19章構成一個「時間的萬花筒」。至於其它各章的內容,相信讀者在看了筆者對上述幾章的精簡摘要後,能夠產生自行翻閱本書的動機。

自然界的動物們如何感知時間?圖/envato elements

作為一本科普讀物,馬祖爾盡力地介紹科學家對於各種時間現象的研究,展現他們如何透過精巧的理論和實驗來解釋「時間」這個概念。然而,這並不表示馬祖爾只著眼於當代科學家的研究成果。事實上,馬祖爾頗具歷史感地寫作每一部分,他會回溯歷史上的哲學家對於相關的時間議題或現象的思考,再逐漸導向當代科學的成果。

例如第四部分針對我們心理感知的時間,在開場的第 12 章中,馬祖爾討論了十九世紀的哲學家柏格森(Henri Bergson)的「內在時間經驗」和詹姆斯(William James)的「意識流」(雖然馬祖爾把詹姆斯稱為「心理學家」);第五部分則從十七世紀哲學家笛卡兒(Rene Descartes)的視覺研究開場。這也是為什麼筆者會把這本書視為一本「真正的時間簡史」。

除了哲學家的觀點在本書中扮演一定的角色外,普通人(或常民)的聲音也沒有缺席。馬祖爾在很多章節之後的「楔子」,報導他訪談一些普通人的時間觀。在本書中登場的普通人有奧運選手、鐘表工匠、在監獄中受刑的因犯、國際太空站的太空人、初學相對論的學生、到中國組裝 iPhone 工廠體驗工人作業的研究生、股票交易員、長途卡車司機、飛機機師等。這些不同職業常民的時間觀,迥異於思想家和科學家的觀點,為本書注入生動的人間百相。

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除了物理、哲學等專家外,大中又是怎麼看待時間的呢?圖/envato elements

在「後記」(即「結論」)中,馬祖爾說:

試圖回答時間大哉問的這些嘗試,古怪地彼此強化、複雜化也互相對立。這當中沒有一個嘗試能給出真正具說服力的答案;然而所有嘗試的總和卻提供了一個無明確解的辯證。這個大哉問彷若把我們帶到了一個沒有盡頭但卻相當豐富的大迷宮裡⋯⋯

結果,

我們有形形色色的時間:康德的時間、心理的時間、物質的時間、數學的時間、相對的時間和它的謬論與膨脹、宇宙的時間和它的好奇心、時鐘的時間和它的同時性,以及人類的時間和人類急於完成各種事物的匆忙。

馬祖爾覺得我們無法針對「時間」概念提供一個系統性的答案,而只能提出一些片片段段的觀點和故事嗎?如果是,我想,馬祖爾可能有點悲觀。畢竟,本書不是已經提供了一個方向了嗎?至少從計時工具、哲學思辨、物理理論、心理感知、生物生理韻律、常民觀點這六個面向來切入「時間」,也因此形成一本真正的「人類時間概念簡史」。

雖然本書的「歷史感」還可以再加強,而且在本書中沒有討論卻滲透在各個人文社會領域中的「歷史」──重要的「人文時間」──也必須是「時間萬花筒」中一個必要的面向。

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臉譜出版_96
88 篇文章 ・ 255 位粉絲
臉譜出版有著多種樣貌—商業。文學。人文。科普。藝術。生活。希望每個人都能找到他要的書,每本書都能找到讀它的人,讀書可以僅是一種樂趣,甚或一個最尋常的生活習慣。

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喝咖啡聊生理鐘
王輝斌
・2015/01/05 ・2544字 ・閱讀時間約 5 分鐘 ・SR值 581 ・九年級

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咖啡已是現代人的提神飲料,許多人要是早晨不來杯香醇咖啡整天都會提不起勁腦袋昏沉沉,好像連日常生活都失去了色彩。但是愛喝咖啡的你,真的認識你手中這杯可人兒嗎?

咖啡讓人清醒, 是因裡面所含的咖啡因 (caffeine),這是一種天然鹼, 是許多植物都能製造的自我防禦機制。有些昆蟲碰上了含有大量咖啡因的植物,會因為攝取過量而麻痺甚至死亡。(註1.)咖啡因的化學結構和腺苷 (adenosine)非常接近,當我們攝取咖啡時, 咖啡因會穿過血腦障壁(blood brain barrier) 與腺苷受體 (adenosine receptor) 結合抑制其活性(receptor blockade)。在啟動睡眠的機制中,有一類型是當腦中的腺苷濃度增加到一定程度,與受體的結合會降低神經活動使大腦進入睡眠狀態。當一進入睡眠狀態,腺苷的濃度因代謝速度變慢而減少, 大腦的神經活動會漸漸活躍,我們也就跟著清醒過來。而咖啡因所扮演的角色就是與腺苷競爭其受體,並抑制下游的訊息傳遞,因此能保持神經的活性狀態達到醒神的效果。咖啡因也會提高心跳速率,並促進肝醣分解葡萄糖。 因此,咖啡因不僅能提高腦部活性也能增加血液中的葡萄糖濃度以備大腦和肌肉的需求。除此之外,咖啡因的代謝產物對我們的身體也有多方面的影響。

 

經過肝臟的代謝後,咖啡因的代謝物分別為副黃瞟呤 (paraxanthine)、可可鹼 (theobromine)、 和茶鹼 (theophylline)。 其中以副黃瞟呤為大宗,能夠促進脂肪的代謝,提高血中脂肪酸 (fatty acid) 與甘油 (glycerol)的濃度。 可可鹼會使血管擴張促進排尿,這也是為什麼咖啡是利尿劑的原因。茶鹼能夠舒緩支氣管的平滑肌,但其含量太少,並不足以提供醫療上的氣喘治療。成年男性的咖啡因代謝半衰期約為5小時, 成年女性為5~10小時,因此女性對於含咖啡因飲料比男性更敏感、更容易晚上失眠。

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許多常喝咖啡的人認為沒有攝取到咖啡因似乎就沒有辦法真的打起精神,這時常會開玩笑地說:「對咖啡因上癮了啦!」但在嚴格的醫學標準之下,上癮的定義是「需逐漸提高攝取量才能達到效果,」比如說,吸毒患者在短時間內的吸食量必須不斷提高才能達到滿足的刺激。 但對一般人而言,長期喝咖啡的量是固定的,有些人習慣一天一杯,有些人必須早上下午各兩杯, 無論如何,他們的飲用習慣都能維持長期不變。 再者,中斷上癮藥物會出現嚴重的「禁斷症狀」(註2.),但咖啡的愛好者即使中斷咖啡的攝取,除了不習慣的昏沉之外並沒有更嚴重的症狀出現。 因此,那些沒有咖啡似乎就無法工作的人, 其實不是對咖啡上癮,嚴格來說,他們只是對咖啡的「依賴」比較深而已。 關於咖啡因的利與弊 (註3. &註4.) 科學界目前還沒有定論,泛科學有相關的文章報導,而我們在閱讀相關報導時,應該盡量閱讀作者所參考的原文,了解該研究在實驗設計上或是實驗結果的理解上是否夠客觀或僅是過度解讀。

生理時鐘掌管著我們的睡覺節律,如果咖啡因能保持大腦活躍讓我們不那麼想睡覺,那是不是也會影響我們的生理時鐘呢?在細胞內的層次上,咖啡因的攝取不僅影響位於大腦的中央時鐘 (central clock) 也影響位於組織中的周邊時鐘 (peripheral clock),從透過對老鼠的實驗結果可知,咖啡因會延遲 (phase delay)中央時鐘,並且干擾光訊號對中央時鐘的調控;另一方面,咖啡因也會影響其周邊時鐘,若於白天攝取咖啡因會延遲 (phase delay)周邊時鐘,於晚上攝取則會前置 (phase advance)周邊時鐘。 這些周邊時鐘負責調控著周邊器官系統 (peripheral organ system)像是肝臟、腎臟的功能,而生理時鐘的前置或是延遲代表著基因轉錄/轉譯 (transcription/ translation)的表現受到了影響,暗示著這些重要代謝器官的調控也會受到影響。既然咖啡因會影響生理時鐘,科學家們自然想知道這日常飲料能不能幫助因長途旅行有時差困擾 (jet lag)的人或是值大夜班的人 (shift workers)。目前相關研究指出,雖然咖啡因的攝取能讓人保持清醒,但關於是否降低在工作上因疲勞而易有的傷害或是錯誤,仍有爭議。

此外,也有人從皮質醇 (cortisol)的角度來看咖啡與生理時鐘的議題,建議咖啡愛好者的飲用時間應該是起床後1~2小時。 皮質醇與退黑激素 (melatonin)同為生理時鐘系統內重要的訊息傳遞賀爾蒙 (hormone),其濃度的高低起伏變化也受到生理時鐘的調控。進一步來說,皮質醇是一種壓力賀爾蒙,在血液中的濃度會在我們即將睡醒時達到高峰讓我們清醒。關於飲用時間的建議,其背後的假說是:如果我們一起床就喝咖啡,那咖啡因影響大腦的時間也正是皮質醇濃度正高的時候,也就是你本來就比較清醒的時候。1~2小時後,當咖啡因的濃度因代謝而隨時間降低,皮質醇濃度也因正常的約日節律 (circadian rhythm)調控下降,你就會覺得剛剛飲用的咖啡好像沒甚麼用,而想攝取第二杯咖啡以抵擋因皮質醇濃度下降導致的昏沉感。因此,不適當的飲用時間可能會造成較高劑量的咖啡依賴性。雖然從生理時鐘的角度出發來看這個假說似乎是有道理的,但必須注意,這派說法來自一位在2013年攻讀健康科學的博士生(註5),是根據這位博士生對生理時鐘與皮質醇濃度的了解以及他對咖啡的認識而提出的假說,並沒有真正的實驗數據去探討這個假說的真偽。

備註:

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  1. 可延伸閱讀泛科學 為何咖啡要合成咖啡因?讓咖啡的基因體告訴你
  2. 戒斷症狀: 指在中斷或停止使用癮性物質後所產生的生理或心理的改變
  3. 泛科學 喝杯咖啡,遠離糖尿病咖啡一天不超過 3~4杯最健康
  4. 泛科學 咖啡因的利與弊孩子喝的是能量,還是糖份跟咖啡因?
  5. The best time for your coffee

參考文獻

  • K. Ker, L. M. Edwards Pj Fau – Felix, K. Felix Lm Fau – Blackhall, I. Blackhall K Fau – Roberts, I. Roberts, Caffeine for the prevention of injuries and errors in shift workers.
  • S. Narishige et al., Effects of caffeine on circadian phase, amplitude and period evaluated in cells in vitro and peripheral organs in vivo in PER2::LUCIFERASE mice.
  • T. Roehrs, T. Roth, Caffeine: Sleep and daytime sleepiness. Sleep Medicine Reviews 12, 153-162 (2008).

【作者介紹】
王輝斌, 台灣大學動物科學技術學系畢業,目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士。 大學期間,因參與國科會大專生研究計畫而接觸季節性繁殖的山羊, 並對環境中因時間而改變的光照時間 對生物體所產生的影響有了初步的認識和興趣。在研究所期間 加入了生理時鐘研究室,並被生理時鐘與日常生活的密不可分深深吸引,積極參與生理時鐘在生理代謝、生殖系統、自閉症、神經退化疾病的研究,希望將來能透過這方面的知識和專長,讓更多人認識光汙染和作息不正常所帶來的危害。目標是透過這個身體內預設的時間系統,,加強個人的健康維護與藥物利用,也希望能夠認識其他領域的朋友,,透過跨領域合作的方式讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。

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王輝斌
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台灣大學動物科學技術學系畢業, 目前就讀於加州大學洛杉磯分校 (UCLA),攻讀生理學碩士, 研究領域是生理時鐘和神經科學, 希望能分享一些科普知識讓大家注意這好玩的時鐘。目標是透過這個身體內預設的時間系統, 加強個人的健康維護與藥物利用, 也希望能夠認識其他領域的朋友, 透過跨領域合作的方式, 讓生理時鐘這個領域在台灣受到重視。