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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

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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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醫生開刀時,大腦的同理心訊號超弱?別緊張!同理心是可以調節的——專訪國立陽明交通大學神經科學研究所特聘教授 鄭雅薇
PanSci_96
・2023/01/10 ・4050字 ・閱讀時間約 8 分鐘

你有想過可以透過腦波,研究人類的同理心是怎麼運作的嗎?

小時候老師常說,「人之初,性本善」,這件事的真假可以透過科學驗證嗎?(摸摸自己的良心,就問你怕不怕)

讓我們從「社會認知神經科學(Social Neuroscience)」出發,或許可以給你一個想像不到的答案。

什麼是「社會認知神經科學」?

2000 年,美國心理學家 John Cacioppo 開始研究人類的「寂寞感(loneliness)」,專注於討論寂寞感對人身心健康的影響。「社會神經科學(Social Neuroscience)」、「社會認知神經科學(Social Cognitive Neuroscience)」一詞也因此誕生,一個嶄新的研究領域,就此展開。

美國心理學家 John Cacioppo,開創了社會神經科學的領域。 圖/wikmedia

近似於認知神經科學( Cognitive Neuroscience),都是研究人類的心智,惟社會認知神經科學特別聚焦於「社會(social)」上,探討社交互動時人類心智的運作。

因為社會互動的複雜性,這也是一門跨領域的學科,範圍包括社會心理學、發展心理學、哲學,或甚至數學或醫學等。

如何看到「同理心」?同理心研究的起源

人類對於同理心的好奇心一直沒有停過,但同情心沒有實體,他深藏在我們的內心,科學家要如何才能測量跟觀察呢? 2004 年,德國心理學家 Tania Singer,想到透過功能性磁振造影(fMRI)來「看」同理心。

德國心理學家 Tania Singer,開啟了透過腦神經網絡研究同理心的先河。 圖/wikipedia

有別於以往用問卷去蒐集相關的資料,為了要有明顯的實驗標的,研究團隊選擇用「痛(pain)」這個刺激,並找來他們認為同理心最強的實驗人選——大學裡熱戀中的女生。他們請受試者躺在 fMRI 裡,先想像自己被電,再來看著幾何圖形想像自己的男朋友被電。

Tania Singer 等人觀察到,受試者想像自己被電,與想像男友被電時,腦中有部分重複產生反應的區域,前腦島(anterior insula)與前扣帶皮層(anterior cingulate cortex),她認為那就是人類的「同理心」。

但是他們也同時發現,當受試者想像他人被電時,大腦中感覺皮質,並沒有像自己被電時一樣產生反應。因此他們認為,當我們面對他人疼痛時,只能同理他的難過感受,並沒有辦法同理他的疼痛強度。

雖然這樣的結論,還有很多待討埨的地方,但  Tania Singer  用「痛」做的研究成為了一個很好的範例。科學家們受到啟發後,開始進行各種觀察自我疼痛與他人疼痛之間大腦反應的實驗(開始到處戳人)

編按:之後,發表在《Nature Neuroscience》的義大利的團隊,利用穿顱磁刺激儀(TMS,Transcranial magnetic stimulation)重新去驗證看見他人疼痛時,感覺皮質是否真的不會參與?

這次他們直接讓受試者看到別人被針扎,以及被棉花棒碰一下。結果發現當受試者看到別人被針扎時,大腦的感覺皮質產生的電位下降比較大,相對于棉花棒,電位變化就沒有那麼大。代表我們對於他人的疼痛程度,還是可以同理的。

導致兩個實驗結果不同的影響原因,有可能是 Tania Singer 是請受試者看著符號想像別人被電,而並非真實到看被刺痛的影像。

這些看到他人疼痛,就會產生反應的腦區,就是人類平常處理同情心的地方嗎?但我們的大腦中,其實並沒有特定的區塊專門處理同理心。

這些看到他人疼痛,就會產生反應的腦區,就是人類平常處理同情心的地方嗎?但我們的大腦中,其實並沒有特定的區塊專門處理同理心。圖/pixabay

大部分人都會直覺性的認為,大腦的每個部分都有特定的作用,各司其職,但可惜事實往往沒有想像中那麼簡單。

首先因為實驗中大部分都是用痛覺的刺激來做實驗,所以研究人員也就不約而同看到這些位置。這背後代表了,這些區域的工作可能也包含了我們對痛覺的反應與處理。

再者,人類的大腦功能多樣,但大小有限,所以每個腦區其實都是多工的。因此在研究中也會發現,這個腦區可能同時處理社交互動、決策,或者情緒之類的。

除了以上這 2 個原因之外,或許我們還需要問問「同理心是什麼?」

共感=同理心嗎?「情感同理心」與「認知同理心」

2006 年,有科學家發表了鏡像神經元(Mirror neurons)這個詞 ,表示大腦中的前運動皮質與頂下小葉(Inferior parietal lobule)這兩塊偏管理動作的腦區,在看到別人做動作的時候也會有反應,就像兩個小朋友在玩模仿遊戲(Mirror game)一樣。

在看到別人做動作的時候也會有反應,就像兩個小朋友在玩模仿遊戲一樣。圖/giphy

有許多人也認為,鏡像神經元的機制可以完美的解釋,為什麼人可以理解另外一個人,甚至人與人之間是因此才有辦法進行社交互動。

但也有另一派人認為不是如此,他們太小看人類了,人沒有那麼簡單,同理心也應該是更為複雜的機制。

因此目前世界對於同理心的解讀分成了兩派,一個就是傳統上的「情感同理心」,或者稱之為共情。另外一派則認為同理心的機制應該更加複雜,在情感同理心之外,應該還有「認知同理心」參與,幫助人類設身處地推論、解讀他人的狀態,這背後也隱含了心智理論(Theory of Mind,縮寫為 ToM),對方的行為、意圖與心理都是理解的範圍。

同理心的機制,真的就是上面這樣了嗎?鄭雅薇教授的研究提出了另一個答案。

醫護人員的「同理心」比較弱?

一開始,鄭雅薇教授找來了針灸科醫師為實驗對象——一個常常在扎人與看別人被扎的職業,她發現當受試者在工作時,他的前腦島與前扣帶皮層都沒有太大的反應,有反應的反而是負責控制的前額葉。

這代表醫療人員比較冷血,沒有同理心嗎?

其實並沒有,因為醫生填同理心的自評量表結果,與控制組是一模一樣的。這表明醫療人員也是充滿同理心的,只是他在面對專業時,必須收起自己的同理心。

針灸科醫師在工作時,他的前腦島與前扣帶皮層都沒有太大的反應。圖/elements

所以,「同理心是我們可以控制的嗎?」從這個問題出發,鄭雅薇教授發現了在腦神經網絡中,也就是認知同理心與情感同理心之間存在一套調控機制。

為了更深入了解同理心的調節機制,鄭雅薇教授將研究對象的範圍擴大,從針灸科醫師延伸到護理師,發現了環境是一重要影響因素。當在醫院工作時,共情反應通常較低,但回到家後,共情的反應比較大。

鄭雅薇教授認為,認知同理心會去控制我們,在面對不同環境、不同對象的情況下,表現出不同的同理心的反應。比如當護理師在幫病人打針時,為了不讓自己過度共感而妨礙工作,她必須要把同理心收起來。同樣的,當外科醫師在幫病人開刀時,要是太過同理對方的感受,手術刀會更難劃下去。

從鄭雅薇教授的研究中,我們可以看到同情心的運作其實比你想像的更複雜。 圖/鄭雅薇教授提供

相反的,若是病人在恢復室內,還沒有完全恢復,如果醫師沒有設身處地去理解他可能哪裡有狀況,有時候就會忽略掉身體出現的一些狀況。或者是身心科醫師,如果他沒有十足的同理心,會很難偵發掘到病人非常微細的一些變化。

由此可見,同理心並不是一種單純的反射,背後隱藏一串複雜的調控機制。

但既然同情心如此複雜,需要認知同理心與情感同理心互相配合,那如果有人缺少其中一項會怎麼樣呢?

情感同理心是天生,但認知同理心是後天養成

從發展的角度,鏡像神經或者是情感同理心那一塊,我們一出生就有了。比如說,醫院的育嬰室如果有一個小孩哭,很快其他小孩也會哭成一片。但認知同理心的發展比較慢,因為其中還包含了心智理論,所以通常在 3 歲後才會慢慢發展成熟,有時候甚至到 10 歲才能趨於發展成熟。

醫院的育嬰室如果有一個小孩哭,很快其他小孩也會哭成一片。圖/elements

過去有許多人認為自閉症就是缺乏情感同理心,因此社交能力不好,眼睛也會不看人,或是目光接觸時會非常閃爍。鄭雅薇教授為此研究,結果發現自閉症患者是有情感同理心的,反而甚至有點太過。

跟健康組比起來,自閉症的情感同理心沒有什麼不同,但相對他的認知同理心是有困難的,所以他才會刻意去迴避別人的情感與眼神,因為少了認知同理心的調控,他人的情感對他而言會是無法承受之重。

既然缺乏認知同理心,會產生類似自閉症患者的反應。那缺乏情感同理心呢?

如精神變態、冷血殺手(psychopathy),是他無法將對方的痛苦與自己的痛苦連結,因此他對他人的遭遇比較冷感。在情感同理心缺乏的情況下,他們在認知同理心往往表現的很好。等於他雖然無法同理你的感受,卻能清楚知道你的處境。這也導致他們冷血,在傷害別人甚至是犯罪時,冷血,難以產生罪惡感。

但這不代表對痛覺比較不敏感的人,或者情感同理心較低的人就會缺乏同理心。有研究團隊就針對天生沒有痛覺的人實驗,發現他們的情感同理心反應雖然比較低,但在認知同理心上反應比較高。這也代表,情感同理心並非是認知同理心的基礎,這之間互相機制相當複雜。

透過腦波看一看,原來同情心這麼複雜

從整個同情心的運作機制來看,並不是只有「看到你哭,所以我哭」這麼簡單,後面其實還隱藏著一套後天發展的心智理論存在。情感同理心與認知同理心的相互作用,才是形塑我們同情心的核心,也才能讓我們在感知這個世界的同時做出回應。

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大腦無時無刻在改變:利用大腦可塑性,幫助學會情緒轉化——《改造焦慮大腦》
聯經出版_96
・2022/12/21 ・2796字 ・閱讀時間約 5 分鐘

我們現在已經非常了解,成人的大腦無時無刻在改變、學習,和適應環境所使用的生理/解剖學、細胞學和分子學機制。

但其實在不久前,精確來說是一九六○年代,當時普遍的看法認為成人的大腦無法改變,因為神經系統所有的成長和發展都是在童年時期,到了青少年時期只有一定程度的成長和發展,一旦進入成年期,腦部就不會再改變了。

當時認為神經系統的成長和發展都是在童年,成年後腦部便不會再改變。圖/Envato Elements

實驗證實腦部會有所改變

不過,在一九六○年代初期,加州大學柏克萊分校(UC Berkeley)的神經科學先驅瑪麗安.戴蒙教授(Professor Marian Diamond)和同僚有不同的看法。他們相信成年哺乳類動物的大腦也可以有深刻的變化,只是需要找到辦法來證明。他們想出一個簡易的實驗來測試這個想法。

他們決定將一群成年的老鼠放在被我稱為鼠籠界的「迪士尼世界」中,裡面有很多的玩具且會定期更換,空間很寬敞,還有很多其他老鼠為伴,他們將這個稱之為「豐富的」環境。

他們將住在豐富環境中的老鼠,和幾隻住在空間較狹小、沒有玩具,而且只有一、兩隻夥伴的老鼠進行比較,而這個環境稱為「貧瘠的」環境。

他們讓成年老鼠生活在這兩個環境中幾個月,待這段時間結束後,他們再檢查老鼠的腦部結構,以查看是否有任何不同。

如果當時其他科學家的看法是對的,他們應該不會看到腦部有任何差異,因為成年哺乳類動物的大腦是不會改變的。但是,如果他們對於「成年動物的腦部有能力改變」的看法是正確的,那就可能會看到腦部的結構有所不同。

戴蒙教授團隊認為,成年動物的腦部有能力改變。圖/Envato Elements

他們的發現改變了我們對腦部的理解:住在「迪士尼世界」籠子裡的老鼠,其大腦經測量後,發現許多部位的尺寸比較大,而且也更發達,包括視覺皮質(visual cortex)、運動皮質(motor cortex)以及其他感官皮質。這是首次有人證明「成年動物的腦部有能力改變」,我們稱之為「成年腦部的可塑性」。此外,戴蒙也證明了,環境中的「物體」和「品質」決定了改變的類型。

雙向的大腦可塑性

重要的是,這個可塑性是雙向的。

「迪士尼世界」實驗所顯示的改變(證明腦部與生俱來的可塑性)是正向的,表現的方式就是「迪尼士世界」裡生活的老鼠,其腦部尺寸變大(後來的研究顯示還包括:神經傳導物質變更多、生長因子的程度更高,以及血管密度更高)。但是,其他環境或經驗,可能導致成年動物的腦部出現負向的改變。

舉例來說,當你的腦—身體系統缺少刺激的環境,或曝露在暴力的環境中,你就會清楚看到大腦部分區域的萎縮(尤其是海馬迴和前額葉皮質,這一點我們將在第二部中詳細說明),以及神經傳導物質(多巴胺和血清素)減少,這些都是幫助我們控制情緒與注意力的物質。

如果兒童在成長環境中被忽略,那麼他們腦部的突觸數量就會減少(突觸是腦細胞傳遞訊號的連結),使他們的思考(也就是認知)變得更沒效率和彈性,這些都是和智力有關的能力。

兒童若在成長環境中被忽略,會使思考變得沒效率。圖/Envato Elements

從戴蒙和同僚經典的研究開始一直到現在,成千上萬的實驗都證明了大腦有很驚人的能力,可以學習、成長和改變。了解我們的腦部有可塑性、有彈性、與生俱來就有適應性,使我們相信可以透過「學習」來控制焦慮,甚至是接納焦慮。

的確,我們有能力學習並改變行為,包括我們與焦慮的關係以及焦慮時的行為,善用大腦可塑性,就有可能達到如同上述般正向的改變。

懂得評估、做決定、轉換情緒

大腦的可塑性讓我們有能力學習,如何使自己冷靜下來、重新評估情勢、重新看待想法和感受,以及做出不同、更正向的決定。想一想以下情境:

  • 憤怒——會妨礙我們的專注力以及表現的能力
    或是給予動力、強化注意力,並提醒我們重要的事(也就是該優先處理的事)。
  • 恐懼——會影響我們的情緒,並觸發過去失敗的記憶
    使我們無法專注和聚焦,對個人的表現不利(導致我們在壓力下失常),或是讓人做決定前更為謹慎,並深化思考,創造機會以改變方向。
  • 悲傷——會抑制心情,使我們沒動力、不想要社交生活
    或是可以讓我們知道,對自己來說重要的事,幫助重新安排重要的事,給予動力去改變環境、情勢或行為。
  • 擔憂——會令我們因循怠惰,妨礙實現目標
    或是可以幫助我們調整計畫、調整對自己的預期,變得更務實且以目標為導向。
  • 挫折——可能阻礙進步、妨礙表現,或是令人失去動機
    抑或能刺激、挑戰我們做得更多、更好。

這些比較可能看來有點簡單,但卻讓我們看到一些很棒的選擇,而且可以產生實質的成果。換句話說,我們是有選擇的。

大腦的可塑性讓我們有能力冷靜下來。圖/GIPHY

通常人們感受到的焦慮有一種特色,那就是會產生負面情緒。還記得前文說過的嗎?「坐立不安」、「悲觀」、「懷有戒心」、「害怕」——這些都是情緒的狀態,一般而言都會帶來不好的感覺。但是,我們並非無法決定自己對這些情緒的反應。

此外,這些情緒不完全都是壞的;事實上,這些情緒能帶給我們重要資訊,即關於心理和生理狀態的。

焦慮的來源是很好的線索,幫助我們認清人生中重要的事。把負面情緒轉為正面情緒,這需要花費心力嗎?是的。但是,這也會讓我們知道對自己來說重要的事。也許擔心金錢是在提醒我們,自己非常重視財務穩定性;或者,擔憂隱私則會讓人知道,原來自己需要充分的獨處時間。

因此,負面情緒其實是在給我們一個機會,阻斷「想法產生情緒,情緒導致行為模式」這個自我毀滅的循環,不要讓這個循環損害我們的壓力反應。而控制焦慮的第一步,就是了解情緒如何運作。

——本文摘自《改造焦慮大腦:善用腦科學避開焦慮迴路,提升專注力、生產力及創意力》,2022 年 12 月,聯經出版公司,未經同意請勿轉載。

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天選之人!為什麼地球上只有我們是高智慧生命體?——《人類的旅程》
商業周刊
・2022/10/21 ・2959字 ・閱讀時間約 6 分鐘

人類最早的足跡

爬著蜿蜒的山路,前往位於現代以色列的迦密山洞穴,不難想像史前時代這一帶的壯麗環境。

地中海型氣候應是四季宜人,氣溫只會小幅變動。附近青翠的山谷裡,穿山越嶺曲折流過的溪流,應是飲用水的來源。山脈旁的森林應適合狩獵鹿、瞪羚、犀牛、野豬。再向外,在毗連狹長海岸平原及撒馬利亞山脈的開闊荒野地帶,應生長著史前品種的穀物及果樹。四周的溫暖氣候、多樣性生態及生食材料,應使迦密山洞穴成為萬千年來,無數狩獵採集族群的理想家園。

這些古代洞穴,如今是聯合國教科文組織(UNESCO)的人類演化世界遺產,從中挖掘出的遺物確實證明,在數十萬年間,這裡曾有一連串史前人類棲息地,同時智人與尼安德塔人(Neanderthals,譯注:遺跡最早在德國尼安德河谷被發現的史前人類)可能曾經相遇,引人遐思。

1920 年查爾斯.R.奈特( Charles R. Knight )所畫的,想像中的史前人類。 圖/wikimedia

在此地和世上其他遺址的考古發現,顯示遠古及早期現代人類,是緩慢但持續學會新技能,善於用火,打造出越來越精細的刀刃、手斧、黑燧石及石灰石工具,也創作藝術作品。這些文化與技術進步,逐漸成為人類特徵,使我們有別於其他物種,而關鍵的推力之一,是人類腦部的進化。

人腦為什麼能發展得如此特別?

人類的腦部非比尋常:容量大且經壓縮,比所有其他物種的腦部都複雜。人腦的大小在過去六百萬年裡長大三倍,這種變化大都發生於二十至八十萬年前,以智人出現前為主。

在人類歷史的長河中,人腦的能力為何能擴展到如此強大?答案乍看之下或許不言而喻:頭腦發達顯然使人類可以達到地球上沒有其他生物辦得到的安全與繁榮水準。然而,事實真相要錯綜複雜得多。要是像人腦那樣的腦部,真的如此明確有益於生存,那其他物種經過數十億年演化,為何未發展出類似的腦部?

我們暫且來看看其間的差別。以眼部為例,它是沿幾條演化路徑獨立發展。有脊椎動物(兩棲類、鳥類、魚類、哺乳類、爬蟲類)的眼部,頭足類動物(烏賊、章魚、墨魚)的眼部,還有較簡單形式:單眼,見於蜜蜂、蜘蛛、水母、海星等無脊椎動物。這種現象稱為趨同演化(convergent evolution),就是不同物種各自演化出相似的特徵,而非來自共同祖先的既有特徵。眼部之外的例子不勝枚舉,像是昆蟲、鳥類、蝙蝠都有翅膀,魚類(鯊魚)與海生哺乳類(海豚)為適應水下生活而體形類似。

顯然不同物種是各自發展而獲得近似的有利特徵,但是能夠創作文學、哲學、藝術傑作,或發明耕犁、輪子、指南針、印刷機、蒸汽引擎、電報、飛機、網際網路的頭腦,卻是例外。這種頭腦只演化過一次,在人體上。

人腦隨著演化發展與進化。圖/pixabay

這麼強大的腦部,具有明顯的優勢,為何在自然界絕無僅有?

這個謎題的解答,有部分要歸咎於腦部的兩大缺點。一來人腦需消耗龐大能量。它只占人體二%的重量,卻要消耗二○%的能量。其次人腦很大,使新生兒頭部很難通過產道。因此比其他動物的腦部,人腦更壓縮或更「褶皺」,並且人類嬰兒出生時,腦子只有「半熟」,需要好多年的微調才能成熟。

所以人類嬰兒無生活能力:許多動物的幼兒出生後不久就會走路,也很快就能自己覓食,人類卻需要兩年時間才能穩穩地走路,至於物質上自給自足,還要很多年。既然有這些缺點,那當初是什麼因素導致人腦的發展?

研究者曾認為,或許有數種力量共同促成這一過程。

生態假說(ecological hypothesis)主張,人腦是出於人類暴露在環境挑戰下而進化。當氣候起伏不定,附近動物的數量隨之增減,腦部較發達的史前人類更能夠找到新的食物來源,設計捕獵採集策略,發展烹煮及儲存技術,使他們在棲息地生態條件不斷變動下依舊能夠生存並興旺。

反之,社會假說(social hypothesis)主張,在複雜的社會結構中日益需要合作、競爭、交易,這促成更精進的腦部,才更有能力去理解他人的動機,預期他人的反應,於是成為演化優勢。同理,能夠說服、操弄、恭維、敘述、娛人,這些都有利於個人社會地位,也有它本身的好處:刺激大腦發展及說話、論述能力。

文化假說(cultural hypothesis)則強調人類吸收及儲存資訊的能力,使資訊能夠代代相傳。依此觀點,人腦的獨特優勢之一是能夠有效率地學習他人經驗,養成有利的習慣與偏好,不必仰賴緩慢許多的生物適應過程,即可促進在各種環境下存活。換言之,人類嬰兒雖然身體上無能為力,但是頭腦裡備有獨特的學習能力,包括能夠領會及保留,曾幫助祖先存活、也將協助後代興盛的行為規範,那就是文化。

另一種可能進一步推動腦部發展的機制,是性選擇(sexual selection)。即使對腦部本身沒有明顯的演化優勢,但人類也許形成了對頭腦較發達的配偶的偏好。這些先進的頭腦或許具有對保護及養育子女很重要的隱形特質,有意找這種配偶的人,從可辨認的特徵像是智慧、口才、思慮敏捷或幽默感,能夠推斷出這些特質。

科技進步下越來越聰明的大腦!

人類獨有的進步以人腦進化為主要推力,尤其在於它有助於帶來技術進步:以日益精進的方式,把周遭自然物質及資源轉為我們所用。技術進步又塑造繼起的演化過程,使人類得以更成功的適應不斷變動的環境,從而進一步推動新科技及加以利用。這種重複且具強化作用的機制引導著科技加速向前邁進。

隨著技術進步大腦也更快速發展。圖/pixabay

尤其有人主張,越來越熟諳用火的早期人類開始烹煮食物,因而減少咀嚼和消化所需的能量,以致熱量充裕,並空出原本由顎骨和肌肉占據的頭顱空間,更加刺激腦部成長。這種良性循環或許促進烹飪技術更多創新,繼而又使腦部進一步成長。

不過腦部並非人類與其他哺乳類唯一有別的器官。人的手也是其一。與腦合作的雙手,也在一定程度上為回應技術而演化,尤其受益於製作及使用狩獵工具、針、烹飪器皿。

特別當人類長於雕刻石頭、製作木矛等技術時,能夠強力使用並正確加以改良的人,存活的可能性就增加。擅長狩獵的人能夠更可靠地養家活口,扶養更多子女長大成人。相關技能的世代傳承,使人口中能幹的獵人比例增加。再來,進一步創新的好處,如更堅硬的矛和後來更強的弓、更尖的箭等,又提高狩獵技藝的演進優勢。

類似性質的正面回饋循環,見於整個人類歷史:環境變遷與技術創新,促進人口成長,引發人類去適應變化中的棲息地和新工具,這些適應增強人類操縱環境、創造新技術的能力。在後面會看到,這種循環是理解人類歷程,解開成長謎團的關鍵。

———本書摘自《人類的旅程》,2022 年 10 月,商業周刊,未經同意請勿轉載

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