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當一群聰明的腦袋 聚在一起思考「腦」問題--《科技報導》

科學月刊_96
・2015/10/22 ・3584字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 537 ・八年級

作者/陳其暐(科學月刊編輯)

孫以瀚博士,高中就讀於新竹高級中學,大學畢業於臺大植物系,之後前往美國加州理工學院攻讀博士。學成歸國後,以果蠅為主要研究方向,專注於探索果蠅視覺系統發育的分子調控機制。目前孫以瀚博士為中央研究院分子生物所特聘研究員,在分子生物學、遺傳學、發育生物學等領域貢獻良多。

孫以瀚過去在擔任國家科學委員會(現改制為科技部)副主委期間,曾推動「百人拓荒計畫試辦方案」,近期則開始推行「神經科學研究專案計畫」,不僅與臨床、工程、數理等各個領域專家組成計畫委員會,並同時舉辦神經科學領域的腦力激盪式的討論會,廣邀學者參與,期望藉此激盪出不同的科學火花。

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神經科學是一門研究神經結構與功能的學門。 Source: wiki

科學拓荒,追求創新價值

在科技部的「百人拓荒計畫試辦方案」中,要求申請者的研究計畫須具備「開創性」,鼓勵科學研究人員跳出框架,大膽創新。這項計畫使非主流研究也能有大放異彩的機會,不僅審查過程採匿名制,也不需與過去的研究相關,並且著重於計畫的「創意」。

為何孫以瀚想推動如此類型的計畫?在過去,年輕且較無實績的研究人員們,通常不容易取得大型專案研究計畫的補助。而原本就已有研究成果的團隊,取得這些計畫補助的機會則大得多。

「我希望在審查制度上強調創新,而非只看過去的實績。」孫以瀚也強調,必須要與所有的審查人員溝通,不能像從前一樣只關注過去發了多少篇研究論文,而是要用創新的眼光去審視這些申請案,否則就失去百人拓荒計畫的意義了。

「從國家的角度來看,國家投入研究經費,用意不在於發表文獻或為了KPI(key performance indicator,關鍵績效指數),這些對於國家而言其實意義不大。重要的是,我們要能在科學上有所突破,同時對人類產生深遠的影響。」他這麼說。

大部分的人都在做主流研究,然而我們很難跟全世界競爭主流的東西。「拓荒」的概念就是希望大家跳出主流,然後思考何處可以創新突破。孫以瀚談到:「其實很多人都有不錯的想法,但這些想法都只流於口頭上的談論,而沒有實際行動。」當然可能是受限於這些人無法取得足夠的資金與資源。比如,當一個申請者今天突然有了一個新想法,在舊有的審查制度上,第一關就可能因為沒有相關的專門技術或實驗佐證而被阻擋。百人拓荒計畫的設計目標就是,不需要實驗數據,甚至不需要知道申請人的身分,使得大家立足點平等,純看申請人的創意,讓每個人都有機會跨出第一步。

「在這個計畫下,我不需要給申請人很多補助,因為重點不在於做一個大型的研究。我們想看到的是,申請人能不能用簡單的實驗說明他們的概念與價值。所以一開始,會給他們少一點的錢。計畫一年期滿後就進行考核,淘汰二分之一的團隊,其餘通過審核的研究計劃就能拿到兩倍的補助金。我認為,只要能刺激大家思考,就已達成我們目標的一部分了。」孫以瀚表示。

改變科學研究現況

除了「百人拓荒計畫」,近期孫以瀚正協助科技部規劃「神經科學研究專案計畫」,有別於過去科技部計畫的推動模式。他不斷嘗試用嶄新的方法,來推動臺灣的科學研究。2014年年底,孫以瀚 接下臺灣基礎神經學會理事長後,便不斷思考整體神經科學領域的未來走向。他認為,一個科學領域必須要藉由討論,以決定未來發展的重要議題。每個人通常都有惰性或慣性,使得我們會一直做自己熟悉的題目,而不太容易跳出框架。

「我想每個人心裡其實都想做更偉大更創新的東西。有時候,你要讓一群人聚在一塊,共同討論後,就會激起不同的火花。」

於是,他與科技部生科司蔡少正司長談論如此的想法,剛好現有的神經科學專案計畫即將到期。在考慮未來計畫的延續時,蔡司長便委託孫以瀚負責「神經科學研究專案計畫」的規劃。他認為,規劃事情時,重點在於如何避免利益衝突。時逢他即將退休,因此能夠避免自身利益的影響,肩負起這項計畫的執行。

「假使這一次神經科學計畫能夠成功透過學界廣泛的討論取得共識,就能成為往後計畫實施的典範。」如此一來,其他領域的人也有機會可以嘗試。

在這次「神經科學研究專案計畫」的規劃過程中,孫以瀚舉辦了三場小型的腦力激盪討論會。這些討論會不僅討論神經科學相關的重要議題,也討論本土科學家能為學界做些什麼。「其實很多領域都可以做這種推動。只要花少少的錢,就能讓大家好好討論重要的事物。」事實上,孫以瀚並非頭一個嘗試這種作法的人。像美國物理學界和數學界,每年都會討論決定該領域的十大重要問題。無論如何,一個領域能夠大家多談多討論,就能產生很多好處。除了面對面舉辦討論會以外,他也希望能透過網路的力量來延續這些議題,包含使用網路論壇或者是新興的社群媒體。每一個剛成形的主題,都需要聚集更多人去討論,才有更多發展的空間。另外,在接下來的階段,他將會凝聚一些力量,針對某些主題做更詳盡的探討。他說,有時候網路討論上可能會冒出新的方向,或許其中就有值得做的東西。

就孫以瀚的觀點來看,在申請計畫之前,多花一點時間討論才是好的。而非提供經費給一個平凡無奇的計畫。所以,他建議,在將來徵求計畫的時候,審核前就先舉辦一場討論會,讓每個計劃都有表達意見的機會。經過討論之後,計畫就會變得更成熟可行。

「在討論過程中,我們不應該害怕別人如何偷去我們的想法,因為一個領域的大方向是大家都可以討論的。並且,有沒有能力實踐又是另外一回事。大家都認為跨領域很重要,但也關乎到你是不是真的能夠與別人合作。然而,我們的計畫評審制度其實不太鼓勵合作,這一類的制度也必須要修改。」孫以瀚如此認為。

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試圖了解關於腦中的訊息(或情感)是如何被我們處理,這絕對不是只有一個學門的專業就能做得到的事。圖中所呈現的是一門跨領域學門「認知科學」所涵蓋的專業領域,這個學門便是為了上述的問題而存在的。 Source: wiki

如何實踐真正的科學合作?

「你怎麼跟這麼多人合作,然後又這麼成功?」孫以瀚曾經這樣問中研院院士江安世,這位在果蠅神經領域有卓越貢獻的科學家。江安世告訴他,合作不是嘴巴上說有興趣、聊聊就算了。真正的合作,是合作雙方各派一個人到各自的實驗室,並指定學生專職做合作的計畫,這樣才能有實質的合作。

「所以我覺得將來審查的時候要著重於此。假如今天申請人要做果蠅的躁鬱症模型,那就要看申請人是否有跟一位臨床醫師合作,而這位醫師必須親自去實驗室觀察果蠅,幫助你確認動物模式的可靠性。另一方面做果蠅的人,就必須真的到診間觀察病人。如此才能稱為真正的合作。」孫以瀚也相信,我們必須鼓勵這一類的事情發生。

臺灣神經科學的未來

臺灣的神經科學要如何在世界上找到定位?孫以瀚強調,我們必須「發展新工具」,工具決定我們能夠做什麼事情,也決定是否能取得領先地位。再來則是「跨領域合作」,結合不同領域的專家,活用不同的能力。例如以做生物研究的人來說,若能與工程方面的專家合作,就可以跨越障礙。孫以瀚以神經科學領域中的一個議題為例,「例如疼痛就是一個重要,但不是世界各國都密集關注的問題。」他說,假如我們可以針對「疼痛」,從整合基礎到臨床的研究,到發展相關儀器,並藉此連結到產業界,或許就能有所突破。

「我們無法像美國或歐盟做又基礎又龐大的研究。」但臺灣仍然有幾個強項,其中一個就是果蠅,意即模式生物(model organism)的應用。江安世院士在果蠅領域建立了堅實的基礎,如追蹤果蠅的平台。假使這些技術能夠開放給大家利用,就能使臺灣做這部分研究的人取得世界領先。當然,孫以瀚認為,單純只做果蠅還不夠,必須讓臨床或心理學專長的人可以進駐合作,使果蠅行為與疾病、心理等議題連結(如躁鬱症、憂鬱症、注意力和決策等),如此就能衍生更多有趣且重要的研究。

美國實行一個神經科學計畫時,會設立很明確的目標。其他像是歐盟、日本,也都有很完整想要到達的方向。不過當要孫以瀚為臺灣神經科學計畫描繪一個目標時,他這麼回答:「我不太認為我們需要有一個明確的終點,像人類基因體計畫(human genome sequencing),或者是腦部描繪(brain mapping),這些目標都是很具體的,可是那些並不是我們所追求的。」他認為:「很多東西仍然需要廣泛的討論,同時我也希望,在計畫實踐過程中,能夠不斷發掘出新的事物。」在科學研究這條路上,仍有許多的不確定性,但同時也是最大的樂趣所在。在未來,孫以瀚博士仍將全心投注自我,為臺灣神經科學領域持續貢獻心力。(本文選自《科技報導》2015年5月號)

報導延伸閱讀:
歐巴馬的BRAIN計畫
當BRAIN計畫進入實際運作

看《科技報導》議論科學五四三

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喝母乳的寶寶能提升神經認知功能?——是真的!而且「曾經喝過就有效」

查克爸
・2021/10/26 ・3015字 ・閱讀時間約 6 分鐘

喝母乳的寶寶,真的會更聰明嗎?母乳不僅能夠提供小寶寶所需的營養以及免疫力,而透過母親的生理機制,更能將各種符合自己孩子需求的成分,客製成孩子專屬的母乳。需要發育大腦,就多給些相關的成分,如果要長肌肉也沒問題,媽媽隨時隨地都準備為孩子產製最適合的母乳,這可是任何產業都難以複製的機能。因此母乳被說是對寶寶是最好的禮物,想當然各種與母乳哺育相關的研究主題,便是眾多學者探討了解的目標。

其中,研究智力發展應該是最吸引人的主題之一,不過目前為止也是有研究指出,母乳哺育的孩子,他們的平均智商與沒有母乳哺育的孩子相差無幾,這不知潑了多少人一身的冷水,掃了無數爸媽的興致。但以前的證據說智商沒差異,不代表新的研究一樣沒差異,科學這件事就是會不斷變化,產出新的結論,全世界仍有不少研究都提出母乳可能使寶寶更聰明。

這次要介紹的羅徹斯特大學醫學中心(URMC)神經科學研究所(Del Monte Institute for Neuroscience)的成果就是其中之一,他們這次提出的新證據是與認知能力有關,而且他們的結論應該會讓人眼睛一亮,因為他們發現,母乳哺育的時間長短與 9-10 歲兒童的部分認知發展有關連,而且只要孩子有吃母乳一段時間就可以看出差異[1]

人類積極探索智力,母乳與智力的關係更是熱門主題之一。圖/Pixabay

改變研究方向,找出母乳與智力之間的正向證據

隨著各種研究產出,我們得以知道智力受到很多變項影響,尤其是與父母親直接相關的因素,例如父母的社經地位、智力程度、學經歷等都可能使孩子擁有較高的智力。換句話說,也就是研究者比較了相同教育程度或是經濟程度的母親後,結論是不管有沒有哺餵母乳,他們孩子的智商分數可能相近。

既然知道多種因素可以影響智力,便要在研究方法的設計下足功夫,因為要盡可能控制所有影響,讓母乳哺育的小孩,以及沒有母乳哺育的小孩都能在同一個基準線上比較,才能看出客觀上的差異,或可說是未能控制好混雜因素[2]

不過就如開頭所說,研究目標、方法不同,看到的成果就不一樣,羅徹斯特大學醫學中心這篇藉由分析青少年大腦認知發展研究計畫[3](The Adolescent Brain Cognitive Development Study;ABCD Study)數據的報告,就看到了母乳與認知的正向關係,改而分析更細項的各種認知能力[4],其涉及了執行與感知、學習、記憶、理解、意識、推理、判斷、直覺和語言相關的等各種任務技能。

認知能力分好多,研究分析哪些?

這個認知研究採用 ABCD 研究數據來探討,但為了減少測量誤差的影響(例如孩童曾經暴露會接觸酒精的環境、未參加訪視的兒童等因素),研究者最終保留了 9,116 名兒童的數據,並以此分析母乳哺育時間與神經認知能力之間的關係。那列入分析的認知能力向度有哪些?

向度一共有三項,而且跟每個人都有關,分別是一般能力(general ability)、執行能力(executive function)以及記憶力(memory),而這三項能力各自有其解釋在,如一般能力,美國心理學會對此提出的解釋定義是,一種可以被衡量的能力,且被認為是基礎能力,用來處理所有與智力相關的任務。

再來是執行能力,這個能力則可用來管理和控制工作記憶、注意力,也跟抽象思考等種種認知過程有關,像是設定目標、想像並預見;最後一個是大家耳熟能詳的記憶力,是透過大腦系統所儲存的訊息,是能回憶特定訊息或曾經有過的經歷。

不過這些能力的發展程度真的能評量嗎?放心,各項認知能力背後有眾多的研究依據,也發展出各種不同的測量方式來評定。像是「魏氏兒童智力量表的矩陣推理測驗」就在這個研究被用來測量知覺推理和組織、空間訊息處理等相關的能力;而美國國立衛生研究院的 NIH Toolbox®-Cognition battery,也在這個研究裡被整合運用評估兒童的神經和行為功能。最後通過次數以極多的神經認知測驗,也才讓研究結果得出有吃母乳的小朋友,是能改善某個認知能力。

針對各種能力、認知所開發的測驗,不斷的被開發出來並應用。圖/Pexels

母乳真的有助於認知能力!是哪一項呢?

研究要分析的有一般能力、執行能力以及記憶力,那究竟哪像能力獲得提升呢?鏘鏘,從數據提供的結論是一般能力(general ability)與母乳哺育的時間長短有顯著關聯[1]。但你可能會說「怎麼才提升一種能力?」,這時候我們要關注的是,在心理學上的一般能力也包含多種能力,一般能力只是所有分向能力的統整稱呼。

研究中把這九千多位 9-10 歲的孩子,依照他們吃母乳的時間長短分成四組,第一組是 0 個月的控制組,接著是三組母乳哺育的實驗組,分別是 1-6 個月、7-12 個月以及吃母乳超過 12 個月的寶寶,可以看到在母乳哺育期最短的 1-6 個組別寶寶,他們在一般能力的測驗結果,比起沒吃母乳的寶寶有所提升,而且隨著母乳哺育的時間變長,孩子們在一般能力的發展程度也越來越高。

用另外一個角度來看研究結果就是,今天有某一個家庭選擇餵養母乳,即便哺育期間落在有點長又不算太長的 2 個月或是半年內,對寶寶的神經認知發展來說也是有幫助的,這也符合研究人員的設定目標,因為這有望幫助改善人們的動機,讓更多人想要母乳哺育,不只告訴每個家庭們可以量力而行,也藉此呼籲政府、社會企業能夠更設身處地為媽媽們著想。

母乳哺育與一般能力認知的關聯性較高,且隨著期間變長而增加。資料/參考資料1

研究成果重要,但更該考慮「人」

各種母乳相關的科學證據報告,讓母乳對孩子的好處不言而喻,這次介紹的研究也是,也的確可以藉由這些證據協助家庭做出決定,讓他們決定是否要餵養母乳,但這篇研究成果的重點,是希望能夠「鼓勵」家庭選擇用母乳哺育寶寶,而不是「非得要」。

不可否認的是,母乳哺育對媽媽們是一個壓力來源,常常聽到「給寶寶最好的」,反而讓各種美好變成壓力,像是聽到哪位媽媽不給寶寶吃母乳,各種批評襲來,不餵母乳變成一種罪過。而如果選擇母乳哺育,又可能因為家人不支持而宣告放棄。

母乳對寶寶有幫助,但家人彼此間的支持才更重要。圖/Pixabay


研究也實實在在告訴我們,餵養母乳的意願及時間長短,可是牽涉眾多因素,其中個體因素如教育程度、年齡會改變想法,還有環境和社會文化影素也會影響,例如就業問題、丈夫支持程度、家人態度也都大大的參雜其中[6]

因此每個家庭間的討論、媽媽的個人意願都很重要,有了共識後再來下決定,而當你們決定好要給寶寶母乳,又就差那決定性的臨門一腳時,不妨想想這篇研究提出的結論,「只要曾經給寶寶喝母乳,便有機會提升他特定的認知能力喔」。

參考資料

  1. Lopez, D. A., Foxe, J. J., Mao, Y., Thompson, W. K., Martin, H. J., & Freedman, E. G. (2021). Breastfeeding Duration Is Associated With Domain-Specific Improvements in Cognitive Performance in 9-10-Year-Old Children. Frontiers in public health, 9, 657422. https://doi.org/10.3389/fpubh.2021.657422
  2. Walfisch, A., Sermer, C., Cressman, A., & Koren, G. (2013). Breast milk and cognitive development–the role of confounders: a systematic review. BMJ open, 3(8), e003259. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2013-003259
  3. https://abcdstudy.org/
  4. https://dictionary.apa.org/cognitive-ability
  5. Natland ST, Andersen LF, Nilsen TI, Forsmo S, Jacobsen GW. Maternal recall of breastfeeding duration twenty years after delivery. BMC Med Res Methodol. 2012 Nov 23;12:179. doi: 10.1186/1471-2288-12-179. PMID: 23176436; PMCID: PMC3568415.
  6. Shi, H., Yang, Y., Yin, X. et al. Determinants of exclusive breastfeeding for the first six months in China: a cross-sectional study. Int Breastfeed J 16, 40 (2021). https://doi.org/10.1186/s13006-021-00388-y

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查克爸
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查克爸|醫學生物技術領域 碩士,現職為開發自然科學評量工具的研究 人員,將各種研究設計為科學教育評量工具的同時,也投入喜愛的科普領域。
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