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「有人在說話嗎?」被剝奪的感官——《跟著大腦去旅行》

臺大出版中心_96
・2016/01/09 ・2070字 ・閱讀時間約 4 分鐘

幻覺經常發生在正常感官刺激消失或降低時,彷彿大腦在真實世界關閉後又發明了想像的世界,晚上做夢也是如此。失明就是種感官剝奪,失去視覺的人往往有幻視,這是所謂的「邦納症候群」(Charles Bonnet syndrome)。這個病是以瑞士自然博物學家查爾斯.邦納來命名,他發現自己的祖父查理士.盧朗(Charles Lullin)隨著視力減退開始「看到」種種幻覺,因此對這個現象產生興趣。這些幻覺往往有很多絢麗花俏的細節。有一次,他的兩個孫女來看他的時候,盧朗同時也看到兩位年輕男子身穿大紅大灰的大衣,戴著銀邊帽。當他對這兩人大叫,孫女卻說她們什麼都沒看到,兩個男人就此消失。我的視力正逐漸退化,也期待看到自己的雙胞胎孫女(現在四歲)有俊美男士相伴—但他們最好是真的。

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幻覺經常發生在正常感官刺激消失或降低時。Source: mmcneuro

人們一度認為邦納症候群很罕見,但現在已知視力退化的高齡患者中約 15% 會產生複雜的幻覺,內容有人、動物或場景。高達 80% 的人看到比較發散的形狀、色彩或圖案,這些體驗可能來自視覺皮層本身的隨機活動。既然正常的刺激來源被剝奪,靜不下來的腦部視覺區便淘氣地自己瞎攪和。

失聰也可能造成幻覺,通常是音樂,偶爾也會出現鳥鳴、鈴聲、割草機等其他聲音。音樂的幻覺跟幻視不一樣,音樂幻覺通常很真實,細節可能十分詳細,每個音符、每種樂器都聽得清清楚楚,雖然有時只是幾小節不斷反覆。奧立佛.薩克斯提到,有位患者在她先生計時下的十分鐘內聽到《齊來,宗主信徒》(O Come, All Ye Faithful)十九次半。還有位患者是小提琴手,在演奏音樂的當下聽到另一段音樂。不過,這些幻覺很少重播過去的情節,而是重複知名且很可能常聽到的內容。

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「有人在說話嗎?」。Source: nbcnews

幻聽到的音樂就像第一章提到的耳蟲,難以擺脫,但是它通常很真實、生動,精細程度甚至會嚇到那些平常連哼歌也不會的當事人。一名女性寫給薩克斯的信中,就描繪出幻聽到的音樂有多真實:

我一直聽到平.克勞斯貝(Bing Crosby)、朋友們還有管弦樂團重複唱著《白色聖誕》(White Christmas)。我以為是另一個房間的收音機傳出來的,但我後來排除所有可能的外在來源。這種情況持續好多天,我很快就發現,我既關不掉,也無法調整音量。

還有位部分失聰的六十歲女性也一直聽到音樂,就像腦袋後面有收音機在播放,有首歌在被另一首換掉之前,竟反覆播放了三週。她甚至無法辨認大部分聽到的歌曲是什麼,但一哼出曲調,她的家人就能認出。這些歌顯然深藏記憶中,但不知為何只能以幻覺的形式出現。除了部分失聰以外,她沒有任何神經或生理上的問題。

不過,並不是失明或失聰才會出現感官剝奪。被關在監獄或地牢的人可能會出現薩克斯所謂「囚人戲劇」(prisoner’s cinema)這種混雜幻覺與夢境的體驗。單調的視覺(visual monotony)也可能產生類似效果。水手、極地探險家、卡車司機、飛行員都可能出現幻視,有時還會導致危險。詩人柯勒律治在藥物誘發的幻覺影響下,在 1798 年的詩作《古舟子詠》中表現出水手的幻覺生活:

「啊,黏呼呼的東西用腿爬/在黏呼呼的海上。」

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Source: Peter Macdiarmid/Getty Images

1950 年代麥基爾大學的研究人員付費請受試者待在隔音的小房間,戴著手套與半透明護目鏡防止外界刺激,直到他們無法忍受。受試者一開始會睡著,但醒來後變得越來越無聊,渴望外界的刺激。很快地他們的大腦應要求提供刺激,製造種種越來越複雜的幻覺,最後組成極為精細的場景。有位受試者看到一列松鼠走過雪地,還有一位看到史前動物在叢林中來回走動。在後續的研究中,志願受試者在裝著溫水的水箱中漂浮,完全阻隔了所有的感官刺激。這種什麼都沒有的環境會立刻導致幻覺;在 1970 年代,這種水箱可是炙手可熱的興奮劑。

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Source: medicaldaily

感官剝奪導致幻覺時,其所牽涉的腦部區域也不同於正常的視覺記憶。德國有群研究者說服一名女性藝術者矇眼二十二天,讓她體驗幻視。在她矇住雙眼時,也照過幾次磁振造影,能區別她的幻覺何時出現與消失。掃瞄結果顯示,她視覺系統的活動與幻覺精確對應。之後她畫出一些關於幻覺的插圖,然而,在請她想像這些場景時,她的視覺區並未活化。少了視覺刺激,我們似乎無法靠自己的意識活化生成真正視覺體驗的腦部區域,但幻覺替我們辦到了。

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本文摘自《跟著大腦去旅行》,由臺大出版中心出版。

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恐龍稱霸地球的秘訣,竟是牙齒自帶避震器?——《追光之旅:你所不知道的同步輻射》

天下文化_96
・2021/09/12 ・1747字 ・閱讀時間約 3 分鐘

《侏羅紀公園》系列電影掀起大家對恐龍的好奇,但其實科學家早就在研究遠古時代的各種生物。以恐龍為例,平均每星期會發現一種新種恐龍,每年大約會發現五十種新種恐龍。而在探討物種起源及鑑定遠古生物領域,同步輻射分析技術也展現了它的獨特價值。

例如,南非威特沃特斯蘭德大學(University of the Witwatersrand)領導的國際科學家團隊,針對一些世界上最古老的恐龍蛋胚胎頭骨,進行 3D 複製重建,發現牠們的頭骨生長順序與當今的鱷魚、雞、烏龜和蜥蜴相同,研究成果發表在《科學報導》(Scientific Reports)上。

美國自然歷史博物館收藏的恐龍蛋化石,內部留有胚胎構造。圖/WIKIPEDIA

在台灣,由加拿大多倫多大學教授賴茲(Robert Reisz)與台灣學者組成國際團隊,花費兩年時間,運用超高解析二維紅外光譜顯微術,在活躍於一億九千五百萬年前的雲南祿豐龍胚胎股骨化石中,發現殘留有機物,找到古化石內保存複雜有機物的最古老紀錄。這個破天荒的發現在 2013 年登上了《自然》(Nature)雜誌封面。

此外,在祿豐龍肋骨化石的微血管通道中,國輻中心研究員李耀昌也發現全球最古老且保存完整的膠原蛋白與赤鐵礦微粒聚晶。

「即使經過億萬年時空轉換,恐龍的軟組織經血液中鐵的氧化及碳酸鈣化包覆作用後,還是有機會被保存下來,」李耀昌表示,這將有助科學家進一步了解恐龍的生理機能與遺傳密碼。

李耀昌團隊將成果發表於《自然通訊》(Nature Communications)期刊,並獲選為《發現》(Discover)雜誌「 2017 年全球百大發現」第十二名,是近年來台灣學者主導的研究成果首度登上《發現》雜誌全球百大發現。

英國 Dinosaurland 化石博物館的鐮刀龍巢與蛋化石。圖/WIKIPEDIA

發現牙齒裡的避震器

恐龍胚胎裡有膠原蛋白,恐龍的嘴巴裡則是自帶「避震器」。

國輻中心團隊與台灣博物館、台灣石尚博物館、中國大陸北京自然博物館、加拿大安大略皇家博物館,以及中國大陸地質科學院地質研究所合作,蒐集十五種肉食性與植食性恐龍牙齒,利用同步輻射穿透式 X 光顯微術與現代的眼鏡凱門鱷牙齒進行研究比對,首度發現肉食恐龍牙齒具有避震結構。

在肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的被覆牙本質層,可以保護牙齒,避免因撕裂骨肉造成牙齒瞬間斷裂。這項研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,因此登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)與各大媒體。為了蒐集恐龍牙齒進行研究比對,國輻中心研究員王俊杰透露了一段小故事。

「當時我到桃園興仁花園夜市拜訪鱷魚攤,沒想到使用斜口鉗幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,只好再買一把硬度更高的老虎鉗,費了好大一番功夫才順利拔下鱷魚牙齒。」

透過同步輻射 X 光顯微鏡發現暴龍牙齒藏有「避震器」,保護牙齒不致斷裂。1:X光下的暴龍牙齒構造。2:暴龍牙齒外觀。 3:無避震結構的牙齒內部應力分布。4:有避震結構的牙齒內部應力分布。圖/王俊杰提供

牙齒的特殊結構,使得肉食恐龍成為頂尖獵食者,稱霸地表一億六千五百萬年。相較於人類咬合力約為 40 公斤、眼鏡凱門鱷咬合力約 1,000 公斤,以及咬合力可達 2,000 公斤、目前世上咬合力最大的動物—— 灣鱷,「暴龍的咬合力約 6,000 公斤,且拖行的獵物體重可能超過 1 公噸,但靠著微小的避震結構設計,便不致因巨大應力而造成牙齒斷裂,」王俊杰說。

遠古生物的活動型態一直是科學家亟欲解開的謎題,透過同步光源高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,提供了一種嶄新的古生物分類與古生態研究檢測方法,而藉由恐龍胚胎化石中探測到的有機質殘留物,未來將可逐步解開更多遠古生物的奧祕。

——本文摘自《追光之旅:你所不知道的同步輻射》,2021 年 8 月,天下文化

天下文化_96
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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。
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