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實驗動物福利全新升級:中型動物實驗平台啟用

劉珈均
・2015/04/27 ・4354字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 551 ・八年級

從電影《水深火熱》、《猩球崛起》、《忍者龜》到《新世紀福音戰士》裡的溫泉企鵝 penpen,戲份輕重都是在談實驗動物,有些還產生變化、反噬人類,其中的生命倫理戲裡戲外都一直受到討論。本月21日,國家實驗研究院位於台南科學園區的動物中心啟用中型動物試驗平台,期盼可以實際提昇國內實驗動物福利以及研究能量。

中型動物試驗平台的實驗動物以蘭嶼豬與兔子為主軸,主要供作骨科、牙科、心血管、影像及微創手術等高階醫材的臨床前動物手術驗證。中心提供人醫級手術設備與照護空間,研究人員公開宣誓注重動物福祉,希望帶動國內從業人員同等重視動物福利與科學研究兩者,並促進相關議題討論。

過去兩三年,台灣的動物實驗相關爭議未曾中斷,聚焦討論動物實驗必要性。此外,因為缺乏明確法律規範的緣故,多數動物生命是因環境不良,缺乏良好飼育、照護以及手術環境而犧牲,而研究人員對實驗動物宣誓的小儀式背後濃縮了許多研究者在第一線操刀的掙扎與思考──研究者有責任也將動物權利放在心上,並將它做到最好,至少作到提供良好照護環境,以及精準完善的實驗設計。

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動物中心研究人員在記者會上宣誓,是國內首度有科學家公開為實驗動物福利發表誓詞。圖/劉珈均攝。

人醫等級動物專用手術房

動物中心副研究員秦咸靜博士說,許多單位的動物手術房都相當簡單,可能就一個房間放一台手術台,因陋就簡。動物中心的空間則是為動物專用而打造,設備也為動物改良設計。至於獸醫編制,台北分部有五位,南科分部有三位,獸醫師主要負責實驗動物的健康照護,以及支援麻醉步驟,手術開刀會另跟富經驗的獸醫師合作。

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在動物房區域,兔子、豬和狗各有寬大動物籠,還備有玩具與遊戲室。手術房區域則將研究人員、動物與手術器械的動線分為三區,手術設備有超音波、升降手術台、恆溫水毯、手術電刀、電腦斷層掃描、氣體麻醉機、生理監視儀等,手術房可同時執行四台手術,牆上有影像設備可轉播手術實況作為教學之用。動物也有術後恢復區,備有烤燈、生理監控設備等器材,確認動物恢復至一定程度再回動物房。

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手術房的樣子。手術房並設計有不斷電系統,萬一停電,能維持90分鐘電力供應,讓獸醫完成手術。圖/劉珈均攝。

麻醉是許多動物實驗失敗的關卡,「傳統作法是一個麻醉師在旁邊看,看這個人或動物麻醉的深度如何,全都靠這個人。」動物中心動物試驗組組長蘇裕家說。不同物種和手術需要不一樣的麻醉,氣體麻醉機是利用吸入麻醉氣體麻醉動物,此機型可針對不同物種或手術設定麻醉方式,經測試後可設定為12種模組的麻醉最佳化設定。有別於傳統機型,它也能偵測動物呼吸甚至幫助控制呼吸,設定好氣體容量、氣體壓力、頻率,將氣體送到動物身上。若氧氣筒的氧氣不夠,機器也能抽室內空氣與麻醉劑混合。

實驗動物依重量分級,重量小於2公斤的老鼠為小型實驗動物,各研究機關實驗室都可以作;2至30公斤的如兔、犬、迷你豬為中型實驗動物,大型醫院多有附設中型動物實驗平台,動物中心也屬於此層級;大於30公斤的豬、羊、牛為大型實驗動物平台,台灣尚無能力建構,需要大型實驗動物的單位多從國外進口,唯苗栗一家民間公司「豬博士大型動物試驗場」提供大型實驗豬隻蓄養與實驗場域。

蘇裕家預估動物中心一年接20幾件案子,中心的蘭嶼豬來自農委會畜產試驗所台東分所;實驗兔則由中心自力培育無特定病原(specific pathogen free, SPF)等級的兔子,自農委會家畜衛生試驗所於去年12月停止供應SPF實驗兔後,未來動物中心會是台灣唯一提供SPF兔子的機構,一年供量約300隻,主要作為藥品檢定之用。

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動物實驗爭議

動物實驗的議題一直爭論不休,本月17日國民黨立委王育敏召開記者會,提出《化粧品衛生管理條例》修正案,禁止化妝品業進行動物實驗,24日一讀通過;紐西蘭今年三月底剛通過法令禁行化妝品動物試驗;2014年一月8隻歷經8年藥物動力學實驗的米格魯故事也引發討論(見泛科學討論串精華);台灣過半數的動物實驗機構無獸醫編制;2013年7月台灣爆發狂犬病疫情,農委會提出「鼬獾狂犬病毒動物試驗計畫」,計畫以190隻小鼠、36隻鼬獾、14隻米格魯進行攻毒試驗以了解傳播途徑、驗證疫苗效力,此計畫引發爭議,延緩至隔年,2014年5月台灣動物社會研究會對此提出調查報告質疑其防疫效益與科學必要性(報告原文),農委會重新規畫。日前泛科學記者向農委會確認,小鼠實驗已完成,待下半年鼬獾實驗完成、分析數據後再決定是否進行米格魯試驗。

倫敦大學動物福利協會(1928年更名為動物福利大學聯會 Universities Federation of Animal Welfare, UFAW)於1950年代提出的「3R原則」是目前判斷動物實驗必要性的主要依據:替代(Replacement)、減量(Reduction)及精緻化(Refinement)。意即盡量尋求替代方式、減少使用活體動物作實驗,並完善實驗計畫與實驗動物照護環境。

秦咸靜簡報時提到,全球實驗動物有75%是大小鼠,15%實驗魚,5%實驗兔,5%豬、犬、牛、羊、雞、兩棲爬蟲類、非人類靈長類。秦咸靜說,台灣一年的實驗兔(不分種類)總使用量約兩萬隻(其中SPF等級的兔子用量約一年一千隻),實驗豬的用量每年約2500隻(含肉豬與迷你豬)。

動物實驗的目的什麼?實驗動物如何選擇呢?

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為什麼我們需要動物實驗?

Beagle Dogs in Research for Animal Testing
實驗室裡的米格魯。photo credit: www.understandinganimalresearch.org.uk

秦咸靜解釋,兔子常用於生物相容性試驗與抗體疫苗產製,有些動物疫苗如豬瘟疫苗也會用到兔子;許多人都聽過業者用兔子試驗化妝品的刺激性與敏感性,但除了化妝品,化學品、隱形眼鏡、OK蹦等會長時間和人體接觸的用品皆需要此試驗,更別提要進入人體的醫療器材。「若不做(動物)試驗,就只能人來作。」會選兔子是因為牠免疫系統特別敏感,「體型也比小鼠大鼠適合,不用將東西縮小太多。」蘇裕家補充。

豬的器官尺寸及生理結構與人體相像,皮膚移植、創傷修復、再生醫學、幹細胞治療都會用到豬。以前台灣多使用大豬作心臟與器官移植研究,現在為了飼養與照護方便,多用迷你豬(除了心臟瓣膜這類研究仍有體型限制,仍需要用大豬)。秦咸靜也提到,因為人對狗有較多情感,對於使用實驗狗觀感不佳,有些法規規定用狗作標準實驗動物,實驗者卻會改用豬作實驗。

「狗目前無法被取代的是毒性試驗。」秦咸靜和蘇裕家解釋,醫學上用狗作實驗的歷史將近百年,資料完整,其中米格魯是最常用的實驗犬,「因為米格魯標準成犬都10公斤,怎麼長就是10公斤,劑量什麼的很好算。」加上品系純正,成為標準實驗動物。

秦咸靜解釋:「在狗身上測試後的數據較能預測在人身上的狀況。不能說換就換,那需要很長一段時間的驗證和數據累積,不是說換成豬,在豬身上有效就有效,沒毒就沒毒。」目前有研究探討轉換實驗物種與減量,但不是短期內可以完成。

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根據「藥品非臨床試驗安全性規範」(去年7月公告的第五版為最新內容),新藥在臨床試驗前必須分別經過嚙齒類與非嚙齒類動物試驗,「這全世界法規都一樣,因為大小鼠跟人差太遠了,中間要再挑一個,而中間品系選項沒幾個,就兔子、狗、豬、靈長類。」秦咸靜說。

各種實驗動物中,猴子和狗的術後安養照護的需求較大,其他動物大多會為實驗犧牲,根據農委會《實驗動物人道管理年報》,台灣一年使用一百多萬隻實驗動物,整體死亡率約八成,嚙齒類占多數。秦咸靜解釋,原則上只會讓動物經歷一次手術,不會讓同一隻動物這輩子一直重複挨刀,所以採樣後就讓牠犧牲(安樂死),「以實驗室角度,會希望牠感受到痛苦之前就讓一切都結束,而不是讓牠受苦後半生。」

誓言的意義

動物中心的宣誓內容延伸自世界醫學會發表的「赫爾辛基宣言(Declaration of Helsinki)」精神,該宣言探討人體試驗倫理,亦提及須注重實驗動物福祉。

「這些動物跟我們朝夕相處,最了解牠的就是照顧牠的人,如果連照顧他的人都不願多盡一點心力的話,那外面的人再怎麼喊都沒有助益。」秦咸靜說,宣誓的意義有兩個層面,一是以國家機關的身分作為起頭,影響國內其他機構與飼育人員,呼籲完成科學目標不是唯一任務,維護動物福祉應是同樣重要、甚至是更重要的使命。

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另一方面,相關人員常覺得動物實驗殘忍而不願意提,「我們公開討論這件事是希望讓大家知道,若這件事無法避免,那我們有責任把他作好。」秦咸靜提到,曾有實驗者說,這宣誓讓心中有了寄託,「終於可以去承諾什麼事情,而不是一個見不得人的祕密永遠無法講。」她說,歐盟地區動物權呼聲高的時候,科學進展相對緩慢,甚至學生會怯於選擇醫學、生科相關領域,「不討論的話,只會看到天平一端的資訊,這不是太公平,因為我們現在還無法避免動物實驗,我也很希望有一天能完全不要作。」

蘇裕家述說研究常遇掙扎,例如在動物身上種腫瘤或注射藥物,雖然事先審理實驗時便會制定好,腫瘤多大時就要犧牲該動物,避免動物隨腫瘤長大而受苦。然而,當藥物效果不明顯時,研究者就會希望再多養一段時日,讓對照組動物的腫瘤再大一點,期待實驗數字更顯著,「今天作這宣誓就是提醒自己,沒有一個實驗會比這些宣誓中道德的事情重要,要把動物福祉放第一位。」

動物中心助理研究員吳侑峻博士以前從事醫材開發,常到醫院或其他設備品質不高的地方作動物實驗,一來可能獸醫的專業度和精良度不足,二是進行醫材植入這類侵入性較大的手術時,常造成動物麻醉中死亡,「其實動物實驗作得越精確,越不需要重覆去作。」若手術過程完整、動物照護完善,數據會更可信,對後續人體臨床的可預測性也更高,不只可以減少動物犧牲(達到3R中的「減量」),也能提高資源投入效益。

台灣動物社會研究會執行長朱增宏表示,國家單位公開表態值得肯定,但實驗動物管理更核心的問題在於「不好的單位應該淘汰。」雖然相關單位和NGO投入許多人力稽查、檢驗,但現行制度下,法源依據不夠、沒有退場與懲處機制、檢查密度不足,造成動物實驗單位素質參差不齊。

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「全國大概有200多個動物實驗單位,近七八年來開始每年抽查40幾個單位,有些機構4至5年才會去一次,有些單位隔幾年去看甚至還退步。」朱增宏表示,這些表現不良的「後段班」約占3成,大學、藥廠、醫院居多,主管機關分散也造成管理困難,例如大學研究歸屬教育部或科技部,醫院與藥廠歸屬衛福部。而《動物保護法》對實驗動物只有兩三條原則性的規定,比起管寵物的少很多,農委會查核時對表現不好的單位只能「給予建議」,缺少足夠法源真正規範表現不佳的單位,是目前急待解決的問題。

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劉珈均
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PanSci 特約記者。大學時期主修新聞,嚮往能上山下海跑採訪,因緣際會接觸科學新聞後就不想離開了。生活總是在熬夜,不是趕稿就是在屋頂看星星,一邊想像是否有外星人也朝著地球方向看過來。

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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螃蟹有痛感嗎?我們是怎麼知道的?
F 編_96
・2025/01/16 ・1669字 ・閱讀時間約 3 分鐘

F 編按:本文編譯自 Live science

螃蟹一直是海鮮美食中的明星,從油炸軟殼蟹到清蒸螃蟹,餐桌上經常見到牠們的身影。有地方也習慣直接將活螃蟹丟沸水煮熟,認為這能保留最多的鮮味。過去人們認為甲殼類缺乏複雜神經結構,不會感受到痛苦,因此不必過度憂心道德問題。但近年來,越來越多研究開始挑戰此一想法,指出螃蟹與龍蝦等甲殼動物可能具備類似疼痛的神經機制。

以前大家相信甲殼類缺乏複雜神經結構,但近期這一認知逐漸受到質疑。 圖 / unsplash

甲殼類是否能感覺到痛?

人類長期習慣以哺乳類的神經構造作為痛覺判斷依據,由於螃蟹沒有哺乳動物那樣的大腦腦區,便被認為只憑簡單反射行動,談不上真正「痛」。然而,新興科學證據顯示包括螃蟹、龍蝦在內的甲殼類,除了可能存在被稱為「nociceptors」的神經末梢,更在行為上展現自我防禦模式。這些研究結果顯示,螃蟹對強烈刺激不僅是本能抽搐,還有可能進行風險評估或逃避策略,暗示牠們的認知或感受方式比我們想像更精緻。

關鍵證據:nociceptors 與自我保護行為

近期實驗在歐洲岸蟹(Carcinus maenas)中觀察到,當研究人員以刺針或醋等刺激手段測量神經反應,牠們顯示與痛覺反應類似的神經興奮;若只是海水或無害操作,則無此現象。此外,透過行為實驗也可看出,寄居蟹在受到電擊時,會毅然捨棄原本的殼子逃離電源,但若同時存在掠食者味道,牠們會猶豫要不要冒著風險離開殼子。這些結果使科學家認為,螃蟹並非單純反射,而可能有對於痛感的判斷。若只是「低等反射」,牠們不會考慮掠食風險等外在因素。

痛覺與保護:實驗結果引發的道德思考

以上發現已在科學界引發廣泛關注,因為餐飲業與漁業中常見「活煮」或「刺穿」處理螃蟹方式,如今看來很可能讓牠們承受相當程度的不適或疼痛。瑞士、挪威與紐西蘭等國已開始禁止活煮龍蝦或螃蟹,要求先以電擊或機械方法使其失去意識,試圖減少痛苦。英國也曾討論是否將甲殼類納入動物福利法保護範圍,最後暫時擱置,但此爭議仍在延燒。

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英國對於是否將甲殼類列入動物福利法的保護範圍,有所爭議。 圖 / unsplash

部分學者保持保留態度,認為雖然甲殼類展現疑似痛覺的行為與神經反應,但與哺乳類相同的「主觀痛感」仍需更多研究證明。大腦與神經系統結構畢竟存在很大差異,有些反射也可能是進化而來的自衛機制,而非真正意義上的感受。然而,科學家普遍同意,既然相關證據已經累積到一定程度,毋寧先採取更謹慎與人道的處理模式,而非輕易推卸為「牠們不會痛」。

海洋生物福利:未來的規範與影響

如果螃蟹被證實擁有痛覺,將牽動更廣泛的海洋生物福利議題,包括鎖管、章魚或多種貝類也可能具有類似神經機制。人類一直以來習慣將無脊椎動物視為「低等生物」,未必給予與哺乳類相同的法律或倫理關注。但若更多實驗持續指出,牠們同樣對嚴重刺激展開避痛行為,社會或終將呼籲修訂漁業與餐飲相關法規。未來可能要求業者在捕撈與宰殺前使用電擊或麻醉,並限制活煮等方式。這勢必對漁業流程與餐廳文化造成衝擊,也引發經濟與文化折衷的爭議。

龐大的實驗數據雖已暗示螃蟹「會痛」,但確鑿的最終定論仍需更多嚴謹研究支持,包括更深入的大腦活動成像與突觸路徑分析。同時,落實到實際操作也需追問:是否存在更快、更人道的宰殺或料理方式?能否維持食材鮮度同時保障動物福利?這種思維轉變既考驗科學進程,也考驗人類對自然資源的態度。也許未來,既然我們仍會食用海產,就該以最小痛苦的方式對待那些可能感受痛苦的生物,為牠們提供基本尊重。

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一個不小心闖入霍格華茲(科普)的麻瓜(文組).原泛科學編輯.現任家庭小精靈,至今仍潛伏在魔法世界中💃

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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

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。

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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。

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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。

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  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
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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。