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一個鼻子各自表述?

陸子鈞
・2011/10/29 ・814字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 516 ・六年級

看看鏡子中的你,有兩邊耳朵,可以分辨聲音的來源,有一雙眼睛,可以產生立體視覺,那為什麼人有兩個鼻孔?科學家陸續發現,即使鼻孔相距不遠,兩邊看起來也沒有差異,但對嗅覺卻非常重要。

過去的研究指出,人類左右的鼻孔呼吸氣流速度並不一致,而且每隔幾小時就會交換一次。史丹佛大學的神經生理學家Noam Sobel和其他研究人員,想知道是否這樣的交換有助於嗅覺的靈敏。化學分子被嗅神經感覺到之前,必須通過鼻腔的粘膜,而不同的化學分子,被粘膜吸收的效率不同。研究團隊利用不同比例的香芹酮(carvone)和辛烷(octane)混合物,讓不同氣流速度的鼻孔聞。

結果發現,呼吸氣流較快的鼻孔,對於像香芹酮這類較快被粘膜吸收的化學物質,較為靈敏,卻也較無法感覺到像辛烷這類較慢被粘膜吸收的化學物質。反之,鼻孔的呼吸氣流較慢,則結果相反。也就是說,兩邊鼻孔能使我們同時聞到更多的嗅覺分子。這項結果於1999年發表於《Nature》。

幾年之後,印度的研究團隊,藉由老鼠,發現兩邊鼻孔和兩邊耳朵、兩隻眼睛一樣,能辨識訊號(味道)的來源。受過訓練後的老鼠,在叉道上能於50毫秒就選擇出氣味來自左邊或右邊,不管氣味是香蕉、桉樹或是玫瑰,都有80%的正確率。不過研究人員塞住老鼠一邊鼻孔後,牠們似乎就沒辦法辨識氣味的方向。顯然兩邊鼻孔傳送不同的嗅覺訊號到腦部,即使兩邊鼻孔差距不到3公釐遠!

主持這項研究的Upinder Bhalla認為,兩邊鼻孔辨識氣味來源的重要性,應該普遍存在於不同的動物身上,而他的推測後來也在鯊魚信鴿被證實。不過和其他動物相比,人類對嗅覺的依賴很小,所以很難證實是否人類也能依賴兩邊鼻孔來認出氣味的來源。

參考資料:

  • Noam Sobel, Rehan M. Khan, Amnon Saltman, Edith V. Sullivan, John D. E. Gabrieli. 1999. The world smells different to each nostril. Nature. 402.
  • Nature News: Rats show off ‘stereo smell’ [2 February 2006]

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。

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一見如故,其實是一「聞」如故?「氣味」相投有科學根據,原來我們會用嗅覺交朋友!
Bonnie_96
・2022/07/18 ・2708字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

有想過人跟人到底是如何變得親近,甚至變成朋友嗎?或許,你會猜可能是有共同話題、類似的喜好等。但最近發表在《Science Advances》的研究[1] 就指出,人更有可能和自己「氣味」類似的人建立關係。

難道科學根據真的可以應證「氣味相投」?

阿寶與他最好的朋友老皮。圖/GIPHY

任何有遛過狗勾的人就知道,狗通常在遠處就可判斷出接近的狗是朋友還是敵人。如果還是有點猶疑的話,它們也會在遇到彼此時,停下腳步、更仔細地聞對方,再決定是要主動示好一起玩,還是對著彼此狂吠。

不只是狗狗,目前也有越來越多的證據發現,人類也會不斷地去聞自己[2][3] 和彼此[4] 的體味。而聞到朋友的體味和自己的體味會引發相似的大腦活動模式,但如果是聞到陌生人的體味,則會引發邊緣恐懼型大腦反應[5] (limbic fear–type brain response)。

為什麼有些人明明認識不久,卻可以一拍即合?

一般來說,在生活中常見的友誼型態有:

  • 隨著時間推移,彼此變得更熟悉、感情也變得更穩固的「多年好友」。
  • 偶爾,還是會出現那種見不到幾次面,但是一聊就很投緣、「一拍即合的朋友」。
美國情境喜劇《六人行》(Friends),劇情圍繞著六個好友在紐約曼哈頓的日常生活。圖/IMDb

除了共同話題、共同朋友等,能讓彼此在不是很熟悉的狀況下就能一拍即合外,還有哪些其他因素在悄悄影響我們嗎?這成為魏茨曼科學研究所(Weizmann Institute of Science)的研究人員 Inbal Ravreby 最感興趣的問題。

即便大家都知道,人們傾向選擇與自己外表、背景、價值觀,甚至在大腦活動等指標上與自己比較相似的人,進一步發展成為朋友。Inbal Ravreby 過去在研究上觀察的結果發現,人會不斷地聞自己,儘管大部份是下意識的,而且不只會聞自己的,也會下意識地去聞別人身上的氣味。

她提出假說:比起多年好友的關係,「氣味」在一拍即合的友誼中作用可能更加明顯。

當人下意識地聞到自己和他人的體味,並且比較這兩種味道後,接著將被那些氣味和自己類似的人所吸引。也就是說,研究者提出「人在體味的相似性,可能有助於快速建立友誼」的假說。

看到目前為止是不是覺得有夠神奇的!所以,下次要認識新朋友之前,雙方要花個幾分鐘來聞一下彼此的味道,再決定要不要當朋友,或是大腦會響起「以後別做朋友」的警鈴。(歪)

事不宜遲,直接切入實驗

為了驗證假說,研究者招募了一群「一拍即合成為同性朋友」的參與者,在他們身上蒐集了體味樣本,並進行了一系列實驗,把將這些體味樣本和隨機從不同人中蒐集而來的樣本,進行比較。

在一項實驗中,研究者想知道一拍即合的朋友間,體味是否存在化學上的相似性。於是,他們找來 20 位一拍即合同性朋友的參與者,為了讓他們身上的氣味不受其他因素影響。

實驗者要求參與者都要使用同款沒有香味的肥皂,而且要穿著至少 6 個小時的襯衫。其間,要避免使用乳液,除臭劑,止汗劑,香水,古龍水等,也不能吃會影響氣味的食物,像是咖哩、大蒜等。甚至,還要防止其他人或寵物和參與者一起睡等。

隔天再把穿過的衣服放在夾鏈袋中密封,就是為了避免和其他氣味接觸。之後再透過類似電子鼻(eNose)的設備 ,來評估氣味的化學特徵,並預測完全陌生個體間的社交互動品質。

PEN3 eNose 電子鼻用於測量罐中上衣累積的揮發物。圖/參考資料 1

不只檢測氣味的化學相似性,研究者也會請參與者聞過 40 種體味(20 種來自一拍即合朋友的氣味;另外 20 種則是來自隨機個體),並且按照視覺類比量表(Visual Analogue Scale,簡稱 VAS)對「愉悅」、「性吸引力」等面向進行評分。以及,按照這些氣味從「不同」到「相似」進行評分。

在這兩種實驗就發現,一拍即合朋友的氣味明顯比隨機陌生人比起來會更相似。對此,這有三種解釋的方式,第一是可能和假說一致,也就是這種相似性可能和友誼建立的原因有關。

或者,這種相似性可能某程度上是長期友誼的結果,像是生活在同一地區、飲食習慣等都很相近。最後,我們承認這種相似性可能和一些獨立且未知的因素有關,這樣的未知因素也可能反過來推動友誼。

接著,研究者想要排除具有體味相似性是一拍即合朋友的結果,像是朋友有類似的飲食習慣,也就可能形塑出類似的體味。

即使不說話,你也可以「聞」到朋友

為了解決這樣的問題,研究者進行了一組額外的實驗,她透過 eNose 讓彼此完全陌生的參與者,要求他們成對進行鏡子遊戲。這個遊戲不能透過語言,只能透過肢體的方式,模仿出對方的動作。

受試者在進行鏡子遊戲期間,桌子上的隱藏攝影機會拍攝記錄。圖/參考資料 1

以鏡子遊戲來形成對對方的印象,只透過非語言互動,不容易受到聲音、對話內容等因素影響。在非語言的互動結束後,參與者被要求評估對另一個人的喜歡程度,以及和他們變成朋友的可能。

隨後分析表明,具有更多積極互動的參與者聞起來的味道更像彼此。

事實上, Inbal Ravreby 和統計學家 Kobi Snitz 博士以 eNose 數據輸入計算模型後,就有高達 71% 的準確率,能預測雙方會否出現正向的社會互動。換句話說,體味的分析似乎可以預測陌生人之間社交互動的品質。

這篇研究蠻有趣地打破我們習以為常地認為共同話題、興趣等是建立關係的關鍵,但其實體味、氣味在建立一拍即合的友誼上扮演重要角色。

但在現實生活中,不管是使用洗髮精、沐浴乳等所帶有的香味,甚至是香水等,都可能影響人的體味,這會不會改變人與人建立關係的可能性,或許也是未來值得探討的議題。

圖/GIPHY

參考資料

  1. Ravreby, I., Snitz, K., & Sobel, N. (2022). There is chemistry in social chemistry. Science advances, 8(25), eabn0154. https://doi.org/10.1126/sciadv.abn0154
  2. O. Perl, E. Mishor, A. Ravia, I. Ravreby, N. Sobel, Are humans constantly but subconsciously smelling themselves? Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 375, 20190372 (2020).
  3. S. C. Roberts, J. Havlíček, B. Schaal, Human olfactory communication: Current challenges and future prospects. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 375, 20190258 (2020).
  4. I. Frumin, O. Perl, Y. Endevelt-Shapira, A. Eisen, N. Eshel, I. Heller, M. Shemesh, A. Ravia, L. Sela, A. Arzi, N. Sobel, A social chemosignaling function for human handsinging function.eLife 4, e05154 (2015).
  5. J. N. Lundström, J. A. Boyle, R. J. Zatorre, M. Jones-Gotman, Functional neuronal processing of body odors differs from that of similar common odors. Cereb. Cortex 18, 1466–1474 (2008).
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迷幻蘑菇可以治療憂鬱症?
台灣科技媒體中心_96
・2022/04/21 ・1887字 ・閱讀時間約 3 分鐘

研究迷幻蘑菇的醫療人員。圖/envato elements

近年有關使用迷幻藥物(psychodelics)治療精神疾病的研究,在科學文獻上不斷出現,尤以利用裸蓋菇素(又稱賽洛西賓 psilocybin,一種自迷幻蘑菇中萃取出的成分)治療「難治型憂鬱症」 (定義上是患者對兩種不同的抗憂鬱藥均無藥效)最為熱門,除可即刻致效外,更可維持長期藥效。

今(2022)年 4 月 11 日,國際期刊《自然醫學》(Nature medicine)發表最新研究,探討迷幻蘑菇中的裸蓋菇素,對治療憂鬱症的效果。研究人員分析共 59 位難治型憂鬱症(treatment-resistant depression)患者在兩個臨床試驗中的大腦影像資料,發現第二個試驗中,接受迷幻蘑菇中成癮物質「裸蓋菇素」的受試者,持續抗憂鬱的效果比既有抗憂鬱藥物「escitalopram」更好,原因可能是裸蓋菇素提高了腦內功能區域的連結。

「裸蓋菇素」為何能有治療憂鬱症的效果?

圖/giphy

長庚大學生物醫學研究所教授 陳景宗 解讀,本篇論文中,使用了一種特殊的核磁造影(resting-state fMRI)技術,分析兩種不同設計的臨床試驗。結果發現,難治型憂鬱症患者本身,前腦特定腦區的其中一種神經網絡(default mode network,簡稱 DMN)與另外兩種腦部傳遞的網絡(執行網絡,簡稱 EN /警覺網絡,簡稱 SN)的連結發生問題,而裸蓋菇素可以增進 DMN 網絡與 EN、SN 和其他網絡的連結。

這影像結果不只與貝克憂鬱量表(Beck Depression Inventory)在治療前後所呈現的指數吻合,也驗證目前有關憂鬱症患者神經模組網絡的理論,也就是「裸蓋菇素可以藉由重塑憂鬱症患者的神經網絡,而達到治療的效果」。

裸蓋菇素可以重塑憂鬱症患者的神經網絡。示意圖/giphy

對於裸蓋菇素的藥物作用機轉,過去的文獻顯示,裸蓋菇素服用後,會在體內代謝為另一種產物「脫磷酸裸蓋菇素(psilocin)」,而這個產物才是真正發揮抗憂鬱效果的活性藥物,主要會結合在血清素的受體上,藉由活化受體而影響神經活性。上述腦中的 DMN、EN、SN 神經網絡,均富含血清素受體,可能解釋裸蓋菇素在憂鬱症患者神經網路中的分子作用機制。

這個研究結果,還有哪些不確定性?

陳景宗教授 接著指出,過去治療憂鬱症主要的理論依據,是減少特定的腦部血清素受體,以抑制血清素回收的藥物治療;所以,裸蓋菇素的抗憂鬱作用,是透過血清素受體,還是改變了神經可塑性(neural plasticity)尚不清楚,有待往後的研究釐清。

過去的抗憂鬱藥物,功能多是以抑制血清素為主。示意圖/envato elements

臺北醫學大學附設醫院精神科暨睡眠中心主任 李信謙 則認為,研究中所依據的兩項臨床研究,樣本數不多,較屬於前導性研究。且第二項發表於 2021 年,與目前通用抗憂鬱藥作比對之研究,裸蓋菇素之抗憂鬱療效並未見顯著差異。

所以,雖然裸蓋菇素在治療機轉上可能開了一扇希望之窗,但長期使用的效果與可能的副作用,甚至因為其成癮物質的屬性,是否會引起更大的問題,仍待嚴謹與較大規模的研究證實。

「成癮藥物」作為「醫療藥物」?

陳景宗教授 表示,自 60 年代的「三環類抗憂鬱藥」和「單胺氧化酶抑制劑」開發以來,憂鬱症的藥物治療一直有不斷的新藥推陳出新,像是 80 年代上市的百憂解(Prozac)和近期的 K 他命 Esketamine 鼻噴劑。這些新藥除了提供治療上多元的選擇外,我們也可藉由了解藥物作用的目標,而翻新憂鬱症的理論依據。

迷幻蘑菇和 K 他命都是管制藥物,在我國分屬二級和三級管制藥品,不當使用會有成癮性的問題;例如美國有些醫師認可大麻可用於治療癲癇和止痛,但大麻是否能合法用於醫療,仍有很大爭議。不過另一方面,成癮藥物成分若有利於疾病治療,只要管制得宜,仍然值得開發。過去成功研發的例子,就包含利用嗎啡治療疼痛,和利用古柯鹼應用在局部麻醉藥等。

成癮藥物在醫療上的開發,需要開放但謹慎的態度。圖/envato elements

因此,期待裸蓋菇素能在各類型憂鬱症上顯現良好的治療效果,並能藉此完成憂鬱症病變的神經網絡拼圖。

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杏仁核:現在不可以色色!——《別讓大腦不開心》
馬可孛羅_96
・2022/01/29 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 作者/迪恩.柏奈特 Dean Burnett
  • 譯者/鄧子衿

今天晚上不行,我頭痛。

許多人在某些地方和場合下有性興奮卻無意享受性愛。我曾經聽過許多在必要的密切醫學檢驗時,身體出現性興奮的尷尬故事。有不少男性曾說坐在巴士上時,出現了無用又讓人困擾的勃起。

這些狀況中,許多原因是一些和性興奮相關的部位受到刺激,產生反射性反應,也就是說與腦無關,而是由性器官和脊椎間的基本神經連結處理的。巴士產生的震動,可能刺激了這些反射性興奮系統,把那些震動感當成是伴侶對自己刻意的親密觸摸,而非大型交通工具內燃機運作時無可避免的結果。

杏仁體可能會評估這時的狀況,然後決定興奮並不恰當,但對於這件事,並不只是杏仁體有發言權,有時其他已介入的刺激興奮生理機制獲勝了,杏仁體戰敗退場,像孤獨的水手要奮力讓郵輪轉向,避免撞上因尷尬構成的冰山。

(已經撞到尷尬冰山了。)圖/envato elements

這樣的狀況讓我們清楚地警覺,性興奮和性慾並不是同一件事。兩者通常能夠獨立出現。但想了解兩者間的差異,最好先了解在神經層次上性慾的運作方式。

性慾主要由腦部的顳葉處理,這很合理(至少對神經科學家來說),因為邊緣系統有很多就在顳葉中,特別是杏仁體和海馬迴。邊緣系統是一個複雜的網絡,能讓情緒和本能影響理性與思考,或是讓理性與思考影響情緒和本能。對於性慾而言,是基本的動物驅力決定了我們的思考和行動方式,在此過程中,邊緣系統顯然居於樞紐地位。

在產生興奮或慾望時,杏仁體和海馬迴都會非常活躍。我們知道杏仁體在處理情緒,會同時決定現階段的興奮是否恰當。海馬迴則是處理基因的中心,這時海馬迴的活躍能夠解釋我們在性愛狀態時為何會湧現許多讓人興奮的記憶,或是性愛相關的記憶會鮮明且強烈,因為這些有助於讓興奮變得強烈,時間持續並增加,同時確保之前有用的經驗能在心中重現。

性慾來臨時,海馬迴會負責湧現許多讓人興奮的記憶。圖/envato elements

性慾也會由視丘引發,該部位亦屬於邊緣系統,像是腦部的中央車站,能夠把資訊傳送得又遠又強。這些部位的活躍都意謂著腦部「有那種感覺了」。

但是光有情緒和感覺還不夠。杏仁核與相關的區域結合而成的網絡,對於動機而言也很重要,其中一個特別重要的區域是前扣帶皮質(anterior cingulate cortex),該區域連接了負責注意力引導、思索事物、情緒調節和其他功能的部位,讓我們去追求並享受人與人之間的互動,同時對某一個特殊性愛狀況中情緒與動機產生重要影響。真的很難想像有其他比這樣更強調「人與人之間的連結」了!

這些狀況都顯示了性興奮和性慾雖彼此不同,但是經常糾纏在一起。幸好許多相關的腦中系統是共通的,能夠讓我們同時體驗到性興奮、性慾和相關動機。與此同時,也能夠為系統煞車,讓我們不會整個小時都處於色慾不受控的興奮狀態。

馬可孛羅_96
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馬可孛羅文化為台灣「城邦文化出版集團」的一個品牌,成立於1998年,經營的書系多元,包含旅行文學、探險經典、文史、社科、文學小說,以及本土華文作品,期望為全球中文讀者提供一個更開闊、可以縱橫古今、和全世界對話的新閱讀空間。