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曲終人散空愁暮:孤獨感的神經科學

高 至輝
・2016/04/21 ・3207字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 563 ・九年級

圖&文 / 高至輝,東京大學醫學系研究科特任研究員

類似於唐代劉禹在「曲終人散空愁暮,招屈亭前水東注」所寫下的心境,熱鬧的與三五好友暢所欲言,飲酒高歌的之後所感到的莫名空虛,有時要比滿桌狼藉的杯盤更讓人難耐。

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隨著科技的發展,神經科學家正逐漸掌握人類的許多情感與大腦神經活動的對應關係。然而對於寂寞這種感受,雖然心理學上已經有不少相關的實驗與詮釋,但我們對於這種心理狀態在神經活動的層次上,仍未能給出一個較具體的說明。歸功於近年的螢光顯微鏡與光控基因學實驗技術上的進步,神經科學家不僅可以在進行特定活動的生物身上,同步觀察特定神經群在該狀態下的活動;同時也能精確的在所需的時間點啟動(活化)、或是關閉(抑制)特定神經群。這當中最大的意義,在於透過組合這些新的技術來設計實驗,神經學家終於能夠更精確的驗證,藏身於心理現象背後的各種神經活動,究竟扮演了怎麼樣的角色1

關於藏身在寂寞感背後的大腦神經活動,今年二月,刊載於期刊 Cell 的一篇文章提供了最為初步的動物實驗作為證據,首次帶領我們窺探大腦如何在神經層次上處理寂寞的感受2。以包含人類的群居生物而言,孤獨或隔離一般而言會引發個體強烈的厭惡與迴避3-6。同時,先前在以人類為對象的研究指出,孤獨或隔離的經驗能夠提高生物對於社交的敏感度,同時也會提昇個體對於社交行為的欲求7-9。在另外的實驗中,研究人員也從囓齒類動物身上也觀察到了與人類相似的改變11-12,顯示出老鼠在對於孤獨感的反映上與人類有一定的類似性。在老鼠身上,已經有實驗指出社群隔離會促使老鼠腦中神經傳導物質多巴胺(dopamine)濃度的上升13;不過目前為止,我們還不知道些多巴胺來自於哪些神經,或是這些多巴胺準確的作用對象。對於神經科學有興趣的讀者可能知道,多巴胺這種神經傳導物質一般被認為與強化學習中的正向回饋機制有關,但事實上,近年來科學家已經陸續發現,多巴胺隨著不同的分泌來源與不同的作用對象,與避忌、焦躁、醒覺等等截然不同的現象也有著密不可分的關係14,15。因此,孤獨感或相關的反應與多巴胺濃度上升的關聯性,仍需透過實驗進一步的釐清。

在文章所記載的實驗中,作者首先在歷經短期性社會隔離的成鼠身上,發現了一群發源自中腦「中縫背核」(dorsal raphe nucleus)的多巴胺神經,對於其他神經所釋放的刺激性神經傳導物質:穀胺酸 ( glutamate ) 有更加敏銳的反應。作者也發現,那些歷經隔離的老鼠在與陌生的幼鼠之間的互動,會觸發這些多巴胺神經群顯著神經活動。有趣的是,未歷經社會隔離的老鼠身上則沒有辦法觀察到同樣的神經活動。這兩項結果可以說明,至少在老鼠身上,作者發現了孤獨可以改變一群多巴胺神經的反應性,而在與其他老鼠互動時,這些神經會因著個體所遭遇的隔離經驗做出不同的回應。那麼,這些神經群的活動又會引發什麼結果呢?

老鼠也有社交,也懂得寂寞。
老鼠也有社交,也懂得寂寞。

進一步利用光控基因學的技術來刺激這群神經,作者試圖在正常的老鼠身上,從神經活動的層次來「再現」受過隔離的狀態,藉此來觀察這樣的刺激對於老鼠行為的影響。正如他們所預期的,單單刺激這些神經就能夠促使未受到隔離的正常老鼠耗費更多的時間與陌生的幼鼠互動,顯示出較高的社交傾向;更有趣的是-如果是無關社交的行為實驗,刺激同樣的神經群反而會使老鼠選擇不會受到光控刺激的環境,顯示出了老鼠不偏好會促使該群神經活化的狀態。反向來說,在歷經隔離的老鼠身上使用光控基因學的技術來抑制這些神經本身的活動時,不意外的,實驗中作者的發現這樣的操作使得歷經孤獨的老鼠,表現出與正常老鼠相同的社交頻率,彷彿他們未曾受到短期隔離一樣。加上了這一系列正反向的實驗,作者認為:這些神經群在個體受到隔離後不只變得比較「敏感」,他們的活動足以促進老鼠對於社交欲求的提昇,同樣的在非社交性的行為實驗中,該神經群的活動也引發了避忌反應。這樣的結果或許可以呼應了類似於人類在孤獨時,對於社交的需求與想要從孤獨當中逃開的衝動並存的經驗。因此,這群神經可能負責感知或統合個體所歷經的孤獨,並在之後藉由自身的活動促使個體做出適當的反應。

此外,這項研究還有一個推測性較強,卻十分有趣的結論。作者發現到在歷經隔離之前社交的「品質」似乎會影響實驗的結果。與許多群居性生物一樣,每隻老鼠在群體中有自己的位階16,17,而一隻老鼠的位階可以簡單的反映在一個簡單的行為實驗上18,19:當兩隻老鼠從直線水管的兩側同時進入,最終會有一隻老鼠選擇退讓,讓另一隻老鼠得以優先通過,這隻優先通過的老鼠就擁有較高的位階。常理而論,一個群體當中擁有較高位階的老鼠,不管在擇偶,地盤,或是食物的分配上都有優先權,因此作者假設擁有較高位階的老鼠應當擁有較好的「社交品質」,而位階較低的老鼠即時身在社群當中,但實際上卻較為接近社會隔離的狀態。作為佐證,作者發現到在他們先前的實驗當中,擁有較高位階的老鼠與操作的效果呈現了正向的相關,即便未達到統計上的顯著差異,作者認為他們的實驗多少能夠回應以往由觀察位階不同的正常猴子與受到隔離的猴子部分腦區當中多巴胺接受體的增減所提出的假說20,並且進一步贊同比起客觀性上的隔離,個體在主觀上所感受到的孤立或許有助於了解個體實際上的心理狀態的論點21,22

嚴謹一點看,這篇研究最大的貢獻在於首次證明了孤獨感在大腦神經活動上的「一個」表徵,但在此同時該研究並沒有否定其他的神經迴路參與其中。同時,作者也證明這次發現的神經群對於下游會同時釋放多巴胺與穀胺酸兩種神經傳導物質,他們現階段仍無法辨別這兩者在此次的現象中所扮演怎麼樣的角色。而最後本研究對於社會位階對於孤獨感的推測雖然合情合理,但這兩者的關係仍然有待進一步的研究來釐清。但不管如何,這篇研究無疑是為後續的相關研究提供了有實證基礎的想像空間,為我們對於孤獨感的了解,找到了一個強而有力的切入點。

寂寞雖不是病,但也有研究指出寂寞會提升個體在健康上的風險,例如提升發炎反應相關基因的表現量,或是降低對抗病毒相關基因的表達23。也許不是針對每個人,但我們仍然可以期待有一天科學的力量可相平息某些不合時宜又令人束手無策的寂寞,為需要的人提供有效的治療。

引用文獻:

  • 1. Kay M. Tye & Karl Deisseroth (2012) Optogenetic investigation of neural circuits underlying brain disease in animal models. Nature Reviews Neuroscience 13, 251-266.
    2. Gillian A. Matthews, Edward H. Nieh, Caitlin M. Vander Weele, Sarah A. Halbert,1 Roma V. Pradhan, Ariella S. Yosafat, Gordon F. Glober, Ehsan M. Izadmehr, Rain E. Thomas, Gabrielle D. Lacy, Craig P. Wildes, Mark A. Ungless,2, and Kay M. Tye (2016) Dorsal Raphe Dopamine Neurons Represent the Experience of Social Isolation. Cell 164, 617–631.
    3. Cacioppo, J.T., Hughes, M.E., Waite, L.J., Hawkley, L.C., and Thisted, R.A. (2006). Loneliness as a specific risk factor for depressive symptoms: cross- sectional and longitudinal analyses. Psychol. Aging 21, 140–151.
    4. Cacioppo, S., Capitanio, J.P., and Cacioppo, J.T. (2014). Toward a neurology of loneliness. Psychol. Bull. 140, 1464–1504.
    5. Holt-Lunstad, J., Smith, T.B., and Layton, J.B. (2010). Social relationships and mortality risk: a meta-analytic review. PLoS Med. 7, e1000316.
    6. House, J.S., Landis, K.R., and Umberson, D. (1988). Social relationships and health. Science 241, 540–545.
    7. Baumeister, R.F., and Leary, M.R. (1995). The need to belong: desire for inter- personal attachments as a fundamental human motivation. Psychol. Bull. 117, 497–529.
    8. Maner, J.K., DeWall, C.N., Baumeister, R.F., and Schaller, M. (2007). Does social exclusion motivate interpersonal reconnection? Resolving the ‘‘porcupine problem’’. J. Pers. Soc. Psychol. 92, 42–55.
    9. Williams, K.D., and Sommer, K.L. (1997). Social Ostracism by Coworkers: Does Rejection Lead to Loafing or Compensation? Pers. Soc. Psychol. Bull. 23, 693–706.
    10. Loo, P.L.P.V., de Groot, A.C., Zutphen, B.F.M.V., and Baumans, V. (2001). Do Male Mice Prefer or Avoid Each Other’s Company? Influence of Hierarchy, Kinship, and Familiarity. J. Appl. Anim. Welf. Sci. 4, 91–103.
    11. Niesink, R.J., and van Ree, J.M. (1982). Short-term isolation increases social interactions of male rats: a parametric analysis. Physiol. Behav. 29, 819–825.
    12. Panksepp, J., and Beatty, W.W. (1980). Social deprivation and play in rats. Be- hav. Neural Biol. 30, 197–206.
    13. Hall, F.S., Wilkinson, L.S., Humby, T., Inglis, W., Kendall, D.A., Marsden, C.A., and Robbins, T.W. (1998). Isolation rearing in rats: pre- and postsynaptic changes in striatal dopaminergic systems. Pharmacol. Biochem. Behav. 59, 859–872.
    14. Brischoux, F., Chakraborty, S., Brierley, D.I., and Ungless, M.A. (2009). Phasic excitation of dopamine neurons in ventral VTA by noxious stimuli. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106, 4894–4899.
    15. Lammel, S., Lim, B.K., Ran, C., Huang, K.W., Betley, M.J., Tye, K.M., Deisser- oth, K., and Malenka, R.C. (2012). Input-specific control of reward and aver- sion in the ventral tegmental area. Nature 491, 212–217.
    16. Drews, C. (1993). The Concept and Definition of Dominance in Animal Behav- iour. Behaviour 125, 283–313.
    17. Uhrich, J. (1938). The social hierarchy in albino mice. J. Comp. Psychol. 25, 373–413.
    18. Lindzey, G., Winston, H., and Manosevitz, M. (1961). Social Dominance in Inbred Mouse Strains. Nature 191, 474–476.
    19. Wang, F., Zhu, J., Zhu, H., Zhang, Q., Lin, Z., and Hu, H. (2011). Bidirectional Control of Social Hierarchy by Synaptic Efficacy in Medial Prefrontal Cortex. Science 334, 693–697.
    20. Morgan, D., Grant, K.A., Gage, H.D., Mach, R.H., Kaplan, J.R., Prioleau, O., Nader, S.H., Buchheimer, N., Ehrenkaufer, R.L., and Nader, M.A. (2002). Social dominance in monkeys: dopamine D2 receptors and cocaine self-administra- tion. Nat. Neurosci. 5, 169–174.
    21. Hawkley, L.C., Hughes, M.E., Waite, L.J., Masi, C.M., Thisted, R.A., and Ca- cioppo, J.T. (2008). From social structural factors to perceptions of relation- ship quality and loneliness: the Chicago health, aging, and social relations study. J. Gerontol. B Psychol. Sci. Soc. Sci. 63, S375–S384.
    22. Peplau, L.A. (1978). Loneliness: A bibliography of research and theory (Amer- ican Psychological Association).
    23. Steven W. Colea, John P. Capitanioc, Katie Chunc, Jesusa M. G. Arevaloa, Jeffrey Maa, and John T. Cacioppo (2015) Myeloid differentiation architecture of leukocyte transcriptome dynamics in perceived social isolation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113(3), 15142–15147.

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高 至輝
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東京大學醫學系研究科特任研究員。大學主修化學,從碩士轉攻結蛋白質構生物學,其後飛往日本攻讀神經生理學,畢業後留在日本繼續探索有關神經迴路形成的機制。私底下屬有跡可循的雜食性,對於理解各種人文或科學概念的發展進程充滿興趣。


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疫情再起,視訊會議減少接觸風險,卻會讓你更累、更沒創意?

Te-Yi Hsieh_96
・2022/05/13 ・3564字 ・閱讀時間約 7 分鐘

台灣的 COVID-19 疫情,在今(2022)年四月急遽升溫,許多公司行號也再度實行遠端上班、分流上班,減少接觸以及染疫風險,許多染疫者、接觸者也必須居家隔離。任何需要跟人接觸的活動,都改以線上的方式進行。因此,視訊會議就成為了一個相對安全、又便利的新選擇。多虧了現代電腦、網路,和通訊軟體的發達,我們不必非得要面對面才能「見面」。

疫情下,許多會議都改以視訊方式進行,但這對我們大腦來說究竟是好事還是壞事?圖/Giphy

這樣遠端工作、開不完的視訊會議所帶來的結果是,我們必須整天盯著螢幕看,造成眼睛、精神上的疲勞。國外有人甚至發明了「視訊會議疲勞」(Zoom fatigue,或作 videoconference fatigue)一詞[註一]來形容這種過多視訊開會造成身心疲乏的現象。而且,這種現象,不但在職場中出現[註二],就連線上課程也都讓學生覺得更疲累、難以專注、學習困難、焦慮感提升[註三]

為何會產生「視訊會議疲勞」?

為什麼「視訊會議疲勞」那麼普遍呢?Bailenson(2021)解釋,我們之所以會在視訊會議中更容易感到疲倦,主要是以下四個原因:[註四]

  1. 過多的眼神交流:在一般的面對面互動中,我們很少會靠一個人的臉那麼近來跟他說話,視線也不需要持續聚焦在一個人的臉上。尤其對於會議主講人來說,一次有那麼多雙眼睛直勾勾地盯著你看,大腦很容易進入一種過度激發(hyper-aroused)的狀態。
  2. 看到自己在說話的畫面,讓你時時刻刻都在審視、評價自己:同樣地,在一般的面對面互動中,幾乎沒有人會一邊拿鏡子照自己,一邊跟別人說話,但這種不自然的狀況卻會在視訊會議中出現。一旦我們看得到自己的影像,難免會注意自己在鏡頭前好不好看,臉上有沒有沾到東西,表情和談吐是不是夠優雅、自信。一邊說話,還要一邊持續自我審查的過程,對大腦來說非常耗能。
  3. 視訊會議限制了我們身體的活動空間:視訊會議進行期間,尤其是自己的鏡頭必須開啟時,我們基本上只能端坐在電腦前,眼睛直視螢幕,免得被誤認為是在分心、做別的事。身體要僵直地維持在這種狀態一到兩小時,屁股坐麻、手腳痠痛不說,大腦要控制身體維持姿勢也會變得疲乏。
  4. 透過視訊來進行社交互動更為困難、費力:面對面互動的時候,任何語言的、非語言的社交訊息(例如眨眼和微笑)都可以即時被互動者接收,但在視訊會議時,難免會遇到畫面卡卡的、網路不順的狀況,這都使得訊息傳達更為費力、耗時。
「視訊會議疲勞」讓疫情中的工作者更容易過勞!圖/Giphy

當然,這些容易讓我們疲勞的因素,並不是無法可解。Bailenson 也提到一些簡單的方法,像是把視窗從全螢幕調整成讓你沒有壓迫感的大小、關掉自己的個人畫面、在會議與會議之間安排休息等,都能有效降低疲勞。

疲勞的問題或許是解決了,但另一個可以探討的問題是,視訊會議的成效和面對面開會一樣嗎?尤其針對需要創意發想的行業,哪種討論方式更有助於人們想出新穎的好點子?

發想創意提案,到底是面對面還是視訊比較好?

為了探討這個問題,一篇 2022 年刊登於《自然》(Nature)的研究[註五]邀請了 300 名受試者,隨機分成兩兩一對,進行腦力激盪的作業。內容是花 5 分鐘跟夥伴討論「飛盤」有哪些非典型的用法或功能,再花 1 分鐘選出最有創意的答案。

想想看,「飛盤」除了跟狗狗玩丟接遊戲之外,還可以有哪些創意用法?圖/Giphy

在這些兩兩一組的受試者中,一半的受試者(75 對)被分配到「面對面互動組」,而另外 75 對則被分到「視訊互動組」。研究人員想知道,哪種形式的討論方式可以產出更多有創意的點子,還有,每個小組花一分鐘討論出來的最終方案,是不是最有創意的點子(用以判斷小組的決策準確度)。

研究人員除了記錄每個小組所產出的創意總數(想出幾種飛盤的新用法)之外,還邀請了兩位事先不知道研究假設的「裁判」,依據創意性和實用性評分受試者的點子。研究團隊將「有創意的點子」定義為「創意分數高於整體平均創意分數的點子。」

為了減少實驗題目造成的偏誤,並增加受試者總數,團隊接著找了另外 302 位受試者參與類似的實驗流程,但是腦力激盪的題目改成:討論「泡泡紙」有哪些非典型的用法或功能。

根據這 602 位受試者的結果顯示,「面對面互動組」想出的平均點子總數是 16.77 個,不但在統計上顯著多於「視訊互動組」的 14.74 個,「面對面互動組」也產出更多被評定為有創意的點子,平均有 7.92 個創意點子,相較於「視訊互動組」平均只有 6.73 個創意點子。

在小組的決策準確度方面,研究人員發現,「視訊互動組」選出的最有創意點子,似乎比較符合裁判對其的創意性評分;也就是說,「視訊互動組」的決策準確度較「面對面互動組」高。可是,這樣的差距,在控制了每組所想出的點子數量後,就消失了。

以「實地實驗」驗證研究結果

上述的研究發現都是在實驗室情境下的結果,真實世界的互動也會有這樣的差異嗎?

為了驗證這一點,研究團隊在芬蘭、匈牙利、以色列、葡萄牙、印度等五個國家,都進行了實地實驗(field experiments)[註六]。實驗最終邀請到 1490 位工程師,隨機分派成為兩兩一組,以 45 到 60 分鐘的時間討論出可以向公司提案的新點子,並在所有想到的點子中,選出一個他們自認最有創意的想法。

這些實地實驗的結果都驗證了一開始在實驗室的發現。在五個國家的研究數據均顯示面對面互動比視訊討論更有助於發想更多有創意的點子;而視訊討論則能提高決策準確度

實驗結果顯示面對面開會比較有助於創意發想。圖/Giphy

為什麼在面對面討論時,人們較能想到更多有創意的點子?

研究也針對這些現象的原因作出探討。首先,在實驗室進行實驗的過程中,「面對面互動組」和「視訊互動組」的受試者在腦力激盪時,手邊都有筆電或平板,提供他們紀錄或視訊。研究人員事先安裝了 OpenFace 眼動追蹤軟體在這些 3C 產品上,透過電腦或平板的前鏡頭,測量受試者的視線動態,目的是為了得知受試者在跟夥伴討論時,視線多常放在實驗夥伴、手邊作業和實驗室環境。

眼動追蹤的結果發現,「視訊互動組」的受試者在過程中,花更多時間注視螢幕上的實驗伙伴,而且比較不常環顧實驗室四周。至於視線關注手邊作業的時間,兩個組別間並沒有差異。事後的分析更發現,花越長時間環顧環境周遭的人,他們想到的點子越多!

另一方面,為了再次確認受試者到底放多少注意力在四周環境上,研究人員在做實驗室佈置時,也特地放置了五個常見於心理學實驗室的物品(抽屜櫃、文件夾、紙箱、音響喇叭、鉛筆盒)和五個不常見於實驗室的物品(人體骨架海報、巨大盆栽、一籃檸檬、藍色的碗、瑜珈球的盒子),目的是,受試者做完腦力激盪之後,要他們畫出實驗室的擺設。結果顯示,能夠記得越多「不常見物品」的受試者,想到的創意點子就越多!

所以,我們該怎麼用注視時間和對環境的記憶,去解釋「面對面討論的人有更多創意想法」這件事?研究團隊認為,在視訊面談的情境中,我們的注意力會聚焦在螢幕上,同時也限縮了我們認知處理的廣度,阻礙「創意發想」這種需要發散性思考的活動。

視訊時,我們眼中、腦中幾乎就只有螢幕裡的東西,這對需要天馬行空的「創意發想」其實很不利。圖/Giphy

當然,疫情中,以視訊會議取代面對面接觸,主要是防疫考量。我們不得不以遠端的方式互動、開會。但如果未來疫情趨緩,我們有得選擇工作模式的時候,不妨優先把面對面開會的機會留給需要發揮創意的事情,或時不時提醒自己從電腦桌前站起來動動筋骨,幫大腦伸個懶腰!

註解與參考資料

  • 註一:雖然叫 Zoom fatigue,但不限於使用 Zoom 平台進行的視訊會議。
  • 註二:Riedl, R. (2021). On the stress potential of videoconferencing: definition and root causes of Zoom fatigue. Electronic Markets, 1-25.
  • 註三:Peper, E., Wilson, V., Martin, M., Rosegard, E., & Harvey, R. (2021). Avoid Zoom fatigue, be present and learn. NeuroRegulation, 8(1), 47-47.
  • 註四:Bailenson, J. N. (2021). Nonverbal Overload: A Theoretical Argument for the Causes of Zoom Fatigue. Technology, Mind, and Behavior, 2(1).
  • 註五:Brucks, M. S., & Levav, J. (2022). Virtual communication curbs creative idea generation. Nature, 1-5.
  • 註六:實地實驗(field experiments)是指在真實生活環境中,實驗者操控獨立變項,以測量其對依變項的因果關係。實地實驗雖然不能像實驗室實驗一樣嚴謹控制環境,但其研究發現的可類推性(generalizability)較高,也就是可以應用在現實生活的程度可能會較高。

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Te-Yi Hsieh_96
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博後冬眠期,目前專職文字工作。寫心理、寫機器人,寫趣的、新奇的、跟人相關的 。 學術、科普發表詳見 👉 https://hsadeline.wixsite.com/teyihsieh (Twitter: @TeYiHsieh)