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腸道菌使我們憂鬱嗎?

葉綠舒
・2011/02/01 ・642字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 437 ・四年級

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圖片來源:維基百科

如果有人告訴你,住在你腸子裡的細菌,會影響的你的精神狀態,讓你容易焦慮、怕東怕西不勇敢,你相信嗎?

如果你不相信,來自瑞典的Pettersson研究團隊還會進一步告訴你:這些細菌,不僅僅在現在影響你的精神狀態,從你在你媽媽的肚子裡的時候,他們已經透過你媽媽來影響你的神經發育了!

一切都要從五年前開始,當時Pettersson和Wang兩個人在新加坡做的研究發現,腸道菌會調節一個合成serotonin的基因(serotonin的分泌與焦慮有關)的表現;於是他們開始研究無菌鼠跟平常鼠(也就是養在一般實驗環境的老鼠)的行為。

結果發現無菌鼠喜歡在開闊的區域跑來跑去,而這樣的行為在平常鼠裡面並不多見;無菌鼠也比較敢衝。當他們把無菌鼠跟平常鼠都放在有亮區/暗區的籠子裡,他們發現平常鼠會躲在暗處,但無菌鼠卻不會。所有的這些行為顯示了無菌鼠比較不焦慮。

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更有趣的事情是,當他們給懷孕的無菌鼠腸道菌後,生下來的小老鼠表現得就比較像平常鼠:沒那麼喜歡在開闊的區域亂跑、不敢衝、喜歡躲在暗處。所有的這些顯示了腸道菌對老鼠的影響,是從娘胎裡就開始了。

當科學家們比較這兩種鼠時,他們發現無菌鼠分解腎上腺素(noradrenaline)以及多巴胺(dopamine)這兩種與焦慮有關的激素的速度比平常鼠快;同時他們也發現這兩種鼠腦中的基因表現有相當大的不同;其中有兩個與焦慮有關的基因,在無菌鼠裡的表現較低。

這是不是代表我們如果想要勇敢一點、少焦慮一點,就要先吃抗生素把腸子裡的細菌殺光呢?現在還不知道喔!

本文亦發表於Miscellaneous999

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葉綠舒
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做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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當壓力比山大,你需要安靜的力量!
雅文兒童聽語文教基金會_96
・2023/04/24 ・2200字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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  • 文/王冠雅(雅文基金會聽語科學研究中心 助理研究員)

翻開行事曆,總有開不完的會、做不完的報告,真的是壓力山大。雖然身旁的人都輕聲說話,周遭的環境也沒有過度喧鬧,但不知為何,就是什麼聲音都不想聽到!

沒錯,當我們身心充滿壓力、腦袋滿載的狀態下,腦中的思緒(或是雜訊)總喋喋不休,即便是平時熱愛的旋律都會聽不下去。在無法緩和壓力的狀況下,身心壓力就持續拉高。此刻,或許可以問問自己:

「今天,你累了嗎?」

不過咖啡或能量飲料可能都不是正解,你需要的,是去感受「安靜的力量」。

靜不下來,有時是周遭的聲音,有時可能是腦海中喧囂的壓力。
圖/freepik

壓力來襲,全身心都要一起扛

首先,讓我們先來一起認識「壓力」究竟為何物!

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壓力其實是生理或心理受到脅迫的狀況下所引發的個體狀態。任何的壓力對我們的身體來說都可能是一種威脅。當接收到「壓力」的訊息,大腦就如同一個中央指揮中心,會本能地激發身體激素,開啟戰鬥或逃跑的生存機制。

像是在開車時,路邊的小巷子突然衝出一台疾駛的摩托車,我們能隨即透過身體調適壓力的本能,而瞬間激發出一連串的荷爾蒙,迅速地做出迴閃的反應行為,並敏捷地應對突如其來的意外威脅。

除了係關生命安全的壓力,那些會對我們日常生活、工作有所影響的壓力也會被身體視為一種威脅。特別是在數位科技的黃金時代,在過度追求速度、效率、產值,或是在處理家庭和人際關係、工作及課業問題所積累出的情緒,都容易成為長期的慢性壓力。

想耳根清靜,多半是聆聽也成了一種壓力

當我們備感壓力時,哪怕是冷氣的滴水聲,或是慣常的風扇運轉聲,都可能變得難以忍受,更別說是有點大聲的說話音量,更容易讓人倍感刺耳。

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事實上,壓力與聽覺是密切關聯。

長期研究壓力的科學家 Dan Hasson 和他的研究夥伴,對具有慢性情緒衰竭(Emotional Exhaustion,意指在長期壓力下身心俱疲的精神狀態)的受試者進行誘發壓力的實驗,包括 208 名女性和 140 名男性(年齡區間為 23-71 歲,分別具有低、中、高的情緒疲憊程度)。

試驗過程會讓受試者承受短期的壓力實驗,並從中了解他們是否對聲音更加敏感。結果發現,身心俱疲程度較高的女性經過誘發壓力後,對聲音會更加無法忍受(男性受試者雖有類似的反應,但在統計上並不顯著)。有一些受試者甚至聽到正常談話的音量(約 60 分貝),便開始覺得聲音太大,而感到不適。

此外,當壓力襲來,身體會非常有感,是因為大腦與身體會企圖去平衡、調適我們所感受到的壓力。

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倘若大腦一直對壓力保持警覺,身體則需要長時間維持高度戒備,且繼續啟動調控壓力代謝的荷爾蒙系統。如果長期處於慢性壓力的狀態,身體便會像空轉的馬達般虛耗運作,並產生過量的腎上腺素到血液,讓耳朵內的血液循環變差。然而,耳朵中脆弱的內毛細胞(Inner hair cells),仰賴充分的血液循環來接收足夠的氧氣與養分,若因日復一日地高壓讓血液循環長期受阻,以至於內耳的毛細胞供血不足,嚴重的話,將會導致聽力受損。


因此,若是身處在壓力風暴中,即便是聆聽一般的說話聲、用腳踩踏的節奏或是空調的低頻聲,都能令人感到煩躁與不耐。這可能是壓力所導致的焦慮及疲憊已經讓感官過載,才無法良好地調整自己,更失去了與他人對話的能量。

走出戶外、接近大自然,可以有效地洗滌日常生活中所積累的壓力與情緒。圖/freepik

心靜自然涼,用六分半分鐘補充「靜能量」

許多研究證實,待在安靜的環境,將有助於恢復我們的神經系統、提升能量並調節身心狀態。不論是待在室內或戶外綠意盎然處,只要安靜地待上六分半鐘,便能有效放鬆身心。在靜謐的自然環境中,我們的身心與意識會出現類似冥想時的泰然,因此在戶外的綠地放鬆,會有更顯著的效果!

在忙碌的現代生活,壓力難免罩頂,若能經由自我的良好覺察,辨識內心的喧囂,進一步理解哪一種外在刺激、內在情緒成了壓力來源,並適時地自我關照、調養,定期放鬆及運動,將能讓身心保持安寧與健康。

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參考文獻

  1. 鄧夙舫。(2008,9月19日)。壓力是什麼?衛生福利部桃園療養院。https://www.typc.mohw.gov.tw/?aid=509&pid=44&page_name=detail&iid=100
  2. Harvard Health Publishing. (2020, July 6th). Understanding the stress response. Harvard Health Publishing. https://www.health.harvard.edu/staying-healthy/understanding-the-stress-response
  3. Hasson, D., Theorell, T., Bergquist, J., & Canlon, B. (2013). Acute stress induces hyperacusis in women with high levels of emotional exhaustion. PloS one, 8(1), e52945. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0052945
  4. Teague, T. (2019, May 20th). A Link Between Stress and Hearing Loss. Hearing Consultants. https://hearingconsultants.com/a-link-between-stress-and-hearing-loss/#:~:text=Stress%20can%20Cause%20Hearing%20Loss,of%20oxygen%20and%20other%20nutrients
  5. 簡婉曦。(2021,1月27日)。【焦慮腦學】有一種恐懼,害怕聲音可能存在。VOCUS。https://vocus.cc/article/6011126efd89780001410d53
  6. Zorn, J & Marz, L.(2022). Golden: the power of silence in a world of noise. Harper Wave.
  7. Kirste, I., Nicola, Z., Kronenberg, G., Walker, T. L., Liu, R. C., & Kempermann, G. (2015). Is silence golden? Effects of auditory stimuli and their absence on adult hippocampal neurogenesis. Brain Structure & Function, 220(2), 1221–1228. https://doi.org/10.1007/s00429-013-0679-3
  8. Pfeifer, E., Fiedler, H., & Wittmann, M. (2020). Increased relaxation and present orientation after a period of silence in a natural surrounding. Nordic Journal of Music Therapy, 29(1), 75–92. https://doi.org/10.1080/08098131.2019.1642374
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雅文基金會提供聽損兒早期療育服務,近年來更致力分享親子教養資訊、推動聽損兒童融合教育,並普及聽力保健知識,期盼在家庭、學校和社會埋下良善的種子,替聽損者營造更加友善的環境。

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蓋房子高手?建築業的未來新星:科氏芽孢桿菌——《細菌群像》
麥田出版_96
・2023/03/12 ・1528字 ・閱讀時間約 3 分鐘

  • Bacillus cohnii   
  • 科氏芽孢桿菌
  • 形狀:圓
  • 直徑:0.6 至 0.7 微米
  • 前進:使用布滿細胞表面的鞭毛
科氏芽孢桿菌。圖/《細菌群像》。

會產生石灰的細菌

細菌不僅可以用於生產食物或提煉金屬,還可以用來建造橋樑和房屋。

例如科氏芽孢桿菌,這是一種一點都不起眼,但會產生石灰的細菌。它喜歡鹼性的生活環境,像是酸鹼值可達八的馬糞裡。但它也生活在鹼性更強的環境,全世界都有其蹤跡,甚至在歐洲、非洲、南美、土耳其的鹼湖裡,它會利用溶在湖裡的碳酸鹽產生石灰。

此細菌最初是在一九九○年代初期,德國微生物及細胞培養保藏中心的細菌學家在尋找偏好鹼性環境的新菌種時所發現,當時的土壤樣本來自一個鹼性土壤的牧場,裡面還殘留著馬糞。

科氏芽孢桿菌除了能夠忍受酸鹼值超過十二的強鹼,相當於氣味刺鼻的氨水的酸鹼值,還能形成孢子渡過長時間的乾旱期。細菌孢子的特性是具有極強的抵抗力,可以存活數十年或數百年,在特定的條件下甚至超過數百萬年(球形離胺酸芽孢桿菌(→ 78頁)還有發芽的能力。

科氏芽孢桿菌的名字源自於德國細菌學家費迪南.尤利烏斯.科恩(Ferdinand Julius Cohn),細菌學的奠基者,也是一八七二年第一個鑑識出芽孢桿菌屬這種小桿形細菌的學者。

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研發能「自行修復」的混凝土

科氏芽孢桿菌能生活在鹼性環境中,能產生石灰,孢子經過長時間還具有發芽能力。結合這三種特性,令建築業對之產生興趣。一位荷蘭微生物學家專門研究會產生石灰的細菌,並嘗試研發出一種能自行修復的混凝土。

科學家試圖利用科氏芽孢桿菌研發出能自行修復的混凝土。圖/envatoelements

他的做法是將細菌孢子與銨鹽、磷酸鹽及養分混合在一起,封裝於黏土球裡,然後將這粒只有幾公厘大小的顆粒加入強鹼性的混凝土中。混凝土硬化後若一直保持緊密,便無事發生。但如果出現裂縫,開始長時間滲水,細菌孢子就會開始萌發。當細菌繁殖分裂,會消耗添加進去的物質,並不斷產生碳酸鈣填補裂縫。一道幾公釐寬的裂縫,只需數天時間即可修補完畢。

如此一來,科氏芽孢桿菌就可以解決混凝土結構出現裂縫的難題,否則定期必須進行的繁複維修,造成的損失可高達數十億歐元。除此之外,此細菌也能用在保護現存的建築物,在噴塗混凝土或修復液中皆已測試添加此細菌,用在已出現細微裂縫的建築構件上。

不過,此項產品至今尚未成熟,黏土顆粒仍然占據太多空間,進而影響混凝土的穩定性。還有載體材質、養分及混凝土之間的交互作用,以及孢子平均分布與釋放,與石灰形成的速度及過程等等,都還在改良中。如今,研究人員也測試其他能形成石灰的細菌是否適用。不過無論如何,科氏芽孢桿菌可說是混凝土生物修復劑的先鋒。

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科氏芽孢桿菌這類會產生石灰的細菌,現在也運用在其他目的上。一家德國公司利用它來黏走採礦產生的灰塵。方法是將細菌加入培養液裡,灑在布滿灰塵的泥土上,六至四十八小時內就會產生石灰,將灰塵顆粒黏在一起形成砂岩,即固化灰塵。從前為了抑制灰塵,礦業公司必須使用大量的水,如今,藉由細菌的幫忙,就可以省下這些水了。

——本文摘自《細菌群像:50種微小又頑強,帶領人類探索生命奧祕,推動科學前進的迷人生物》,2023 年 3 月,麥田出版,未經同意請勿轉載。

麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。