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2013/09/07  |  第251期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份 
編輯推薦 在睡眠中修剪記憶
動物喪親之慟
名家專欄 溫吞的食肉目動物──鼬獾
醫學真噁心
在睡眠中修剪記憶
撰文╱托諾尼(Giulio Tononi)翻譯╱潘震澤
重點提要

■由於所有的動物都要睡覺,因此睡眠必定提供了某些生存必需的功能。

■證據顯示,睡眠會減弱神經元之間的連結,這令人驚訝,因為清醒時神經連結的強化有助於學習與記憶。

■但是經由弱化突觸,睡眠可能防止腦細胞不會因為每日的經驗而超載,也不會消耗過量的能量。

每天晚上我們躺下睡著後,眼睛閉著、感官遲鈍、身體幾乎麻痺,但腦子卻在賣力工作。睡夢時神經細胞的放電頻率幾乎與清醒時一樣高,所花費的能量也約莫相當,我們不免要問:在這段理當屬於休息之際,腦子依然活動不斷,理由何在?為什麼當腦子還在不斷嘮叨時,意識心靈卻與外在環境完全脫離?

休息時腦中的活動,顯然執行著某些必要的功能;第一個支持該重要性的證據,是睡眠的普遍性:所有動物都會睡覺,雖說失去知覺及反應會大幅增加牠們成為其他動物餐點的可能性。10來年前,作者與其他研究人員已然證實:鳥會睡覺、蜜蜂也會,海蜥蜴及蟑螂都會,甚至連果蠅也會。

再者,生物還演化出好些特殊的適應方式來睡眠;譬如海豚及其他海生哺乳類必須不時浮出水面呼吸,因此牠們的左右大腦半球會輪流關閉:一邊在睡覺,另一邊則保持清醒。

一如許多科學家與非科學家,長久以來我倆就好奇睡眠究竟提供了什麼好處,以至於對生物來說不可或缺。早在20多年前我們在義大利比薩市聖安娜高等研究院共事時,就懷疑腦子在睡眠當中的活動,可能讓一天下來腦中幾十億個遭到改變的神經連結恢復到某個基準點。根據這種想法,睡眠是讓人在一生當中,保留腦中線路形成新記憶的能力,而不至於超載,或是把更早的記憶消除了。

同時,我們對於動物在睡眠時必須與外界環境完全隔離這件事,也有一些想法。對我們來說,腦子為了取得整合新舊記憶的機會,必須中斷對當下時空的意識經驗,而睡眠就提供了這樣的暫時休息。

對研究睡眠在學習與記憶中扮演角色的神經科學家同行來說,我們的假說是有爭議的;因為我們認為睡眠當中興奮的神經元會減弱其連結,好回到基準線,而傳統的想法卻相反:一般認為大腦在睡眠當中的活性「加強」了參與新記憶儲存的神經連結。經由許多年來從果蠅到人的廣泛研究,結果支持了我們的想法。

睡眠強化記憶

最早有科學家提出睡眠對記憶很重要,已是接近一世紀以前的事。從那之後,有許多實驗顯示新近成形的記憶在一夜安眠甚或小寐片刻後,會比在同時間內保持清醒「固定」得更好。這種方式對宣示型記憶以及程序型記憶來說,都一樣有效;前者指的是對連續字串以及圖像與地點的連結,後者則是像彈奏樂器所需的認知與運動技能。

睡眠有助記憶的證據,引導科學家去尋求大腦在夜晚複習新近學習材料的跡象,他們也找到了。20年來先以齧齒動物、接著以人為對象所做的實驗,顯示睡眠時的神經活動型式與受試者於清醒時的記錄,確實有相似之處。例如學習走迷宮的大鼠,腦中位於海馬回的某些神經元會出現特定的放電序列;該動物在接下來的睡眠中,也會重複出現這種放電序列現象,其頻率要比隨機出現高。

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動物喪親之慟
撰文/金恩(Barbara J. King) 翻譯/林慧珍
重點提要

■動物行為學家過去一直不願承認動物也會有跟人類一樣的情感反應,例如哀慟。

■但越來越多的證據顯示,海豚、鴨子等物種都會因為近親或親密的夥伴死去而哀慟。

■這些觀察結果顯示,儘管人類的哀慟方式獨一無二,但人類對哀慟的感受,確實有著很深的演化根源。

在希臘阿姆夫拉基科斯灣海域的研究船上,龔薩爾弗(Joan Gonzalvo)觀察著一頭看起來非常憂傷的瓶鼻海豚。這頭母海豚用她的口鼻部及胸鰭不斷把一頭初生的海豚寶寶推離研究船、迎著海流前進,幾乎可以肯定,海豚寶寶是她的親生骨肉。海豚媽媽似乎想推醒寶寶、催促牠游動,卻徒勞無功,寶寶已經死了。大熱天裡,小海豚的屍體在陽光照射下載浮載沉,很快就開始腐爛;偶爾,母海豚會清除屍體上的死皮及剝落的組織。

第二天,母海豚持續同樣的行為,龔薩爾弗和船上的同事開始擔心:她把心思都放在海豚寶寶身上,沒有正常進食,由於海豚的代謝速率很快,這種行為對她的健康相當不利。阿姆夫拉基科斯灣大約有150頭海豚,有3頭海豚曾經游近這對母子,但沒有打擾或跟著母海豚這麼做。

龔薩爾弗是義大利特提斯研究所的海洋生物學家,他在2007年看見這一幕之後,決定不比照以往把海豚寶寶屍體帶回檢驗。今年稍早,他告訴我:「尊重,是促使我不介入的原因。我們很榮幸能見證到這麼明確的證據,顯示瓶鼻海豚媽媽與寶寶之間的緊密關係,這是我研究了近10年的物種。我更感興趣的是觀察牠們的自然行為,而不是唐突介入或打擾這頭明顯已經很悲傷的海豚媽媽。我會把我所看到的行為定義為哀慟。」

這頭海豚媽媽真的是為了她死去的寶寶而哀慟嗎?如果是在10年前,我會說不是。身為研究動物認知與情感的生物人類學家,我會承認母海豚的沉痛情緒,但拒絕把它解讀為哀慟。我所受過的訓練與大多數動物行為學家一樣,我會用「因為同伴死亡而改變行為」之類的中性術語來形容這樣的反應。畢竟,母海豚可能只是對寶寶不活動的怪異狀態感到困惑,因而變得激動。根據傳統的研究規範,把悲傷等人類的情緒投射在動物身上,是心軟、不科學的。

但現在,特別是我為了新書《動物如何悲傷》進行了兩年的研究之後,我覺得龔薩爾弗的判斷是正確的,母海豚是在哀慟。過去幾年來,對於動物面對同伴死亡時的表現,有許多新的觀察一一浮上檯面,讓我得到一個驚人的結論:鯨類、大猿、大象及許多其他物種,包括農場養的家畜及寵物等,是否會在親友過世時產生哀慟的情緒,取決於當時的狀況和動物本身的個性。這麼多的物種(包括一些與人類親緣關係相當遙遠的動物)會哀悼死去的摯愛,這告訴我們,人類對哀慟的理解其實根源很深。

難以定義悲傷

從兩個世紀之前,達爾文的時代開始,科學家就激烈辯論,除了照顧子代或其他與生存和繁殖有關的行為外,動物是否還能表現情感。達爾文認為,從人類與其他動物之間的演化關係來看,不同物種對於許多情感的表現必然是相似的。他以猴子為例,就有悲傷與嫉妒,以及快樂與煩惱等情緒。但動物有情感的主張後來越來越不受主流科學青睞,到了20世紀初,行為主義典範當道,堅持認為嚴謹的動物行為研究必須是可被觀察的行為,而不是動物的內在生命。後來,科學界又漸漸開始抱持著動物有情感的看法,部份原因是一些田野研究針對腦容量較大的哺乳動物進行長期觀察,看到了一些個案。在坦尚尼亞,珍古德(Jane Goodall)仔細描述了幼年黑猩猩菲林特在母親菲洛死亡後的短短幾個星期內,如何因哀慟病倒而死亡的感人故事。在肯亞,莫斯(Cynthia Moss)報告指出,大象會陪伴在臨死同伴身旁,輕觸死亡親屬的骨骸。田野生物學家和人類學家開始問道:動物是否會以及如何表達哀慟。

要研究並了解動物的哀慟行為,科學家必須先定義悲傷和其他感情有何不同。儘管「動物對死亡的反應」包含了動物在同伴死亡後的所有行為,但研究人員可能只有在滿足某些條件時,才會強烈懷疑是哀慟的表現。首先,兩隻以上的動物,除了為求生存的行為(如覓食或交配)之外,仍選擇互相陪伴。其次,當其中一隻動物死亡時,存活者會改變日常行為,也許是覓食或睡眠時間減少,身體姿勢或面部表情顯現出憂鬱或激動的情緒,或者整體缺乏生氣。達爾文把悲傷與憂愁混為一談,但是這兩者並不相同,主要差別在於強度:動物悲傷時,憂愁程度比較嚴重,可能持續的時間也更長。

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溫吞的食肉目動物──鼬獾
撰文/鄭錫奇
一種名字筆劃很多、民眾原本很陌生的哺乳類動物,近日來因感染狂犬病病毒而名聲大噪,引起國人高度的關注,牠就是土生土長的台灣特有亞種野生動物──鼬獾(Formosan ferret-badger)。牠的分類地位歸屬於食肉目貂科的鼬獾屬,屬於中國鼬獾(Chinese ferret-badger)的一個亞種。中國鼬獾的分佈範圍除了中國大陸的華中和華南地區外,並延伸至印度、老撾(寮國)北部、越南北部,以及台灣。

鼬獾的臉部黑白斑紋對比明顯,在額頭至眼睛周圍有明顯的白毛,形成神似國劇人物的化妝臉譜,故也有「花臉貍」之稱。吻端突出呈粉紅色,形似豬鼻,又有「小豚貓」的別名。牠的全身披著深褐色至灰褐色的粗毛,頭頂至後頸部有白色縱斑,背部中央亦有一條白色縱帶。整體外貌相似於另一種食肉目動物──白鼻心(額頭至鼻端有一連續的白斑而得名),因此常被人們誤認。不過,鼬獾的身軀明顯比較纖瘦,四肢細短呈污灰色,而且具有尖銳的長爪,尾部不長,有灰白色蓬鬆長毛。此外,鼬獾在下腹部至鼠蹊部有四對乳頭,在肛門周邊有兩個味道濃厚的肛門腺,故又有臭腺麻仔(台語)、臭貍之稱。

生存在台灣的食肉目動物有11種,包括熊科的台灣黑熊、貓科的雲豹和石虎(山貓)、科的食蟹、靈貓科的白鼻心(果子狸)和麝香貓,以及貂科的水獺、黃喉貂、黃鼠狼、台灣小黃鼠狼和鼬獾。鼬獾和黃鼠狼是台灣唯二的非保育類食肉目動物。這是由於食肉目動物在生態系中屬於凶猛而敏捷的掠食者,也是位於食物鏈頂端的消費者,族群數量普遍不多,一旦有危及其生存因素(例如大量捕捉、棲息地破壞等)發生,往往會有瀕臨絕種之虞;而鼬獾和黃鼠狼是台灣食肉目動物中,分佈廣泛且族群數量較多的物種。

和其他食肉目動物相較,鼬獾個性溫吞、動作較不敏捷且不善跳躍,牠們是典型的夜行性動物,白天躲藏於樹洞、土洞或岩穴內休息,日落黃昏後始外出覓食。四肢的趾爪很長,善於挖掘尋找食物,亦有爬樹能力,但不常上樹活動,主要還是在地面活動,以嗅覺找尋食物,但聽力與觸覺亦佳。蝸牛、蚯蚓、大型昆蟲等無脊椎動物是鼬獾主要的食物,亦會捕食蜥蜴、鳥類、小型齧齒類等,有時亦會取食植物的果實。鼬獾的排遺呈黑色或灰黑色細長狀,質地均勻,常呈螺旋狀堆積,是一種明顯易於辨識的動物跡象。由於肛門腺發達,受驚嚇或被逼迫時會排出具臭味濃厚的分泌物以驅敵。

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醫學真噁心
撰文/米爾斯基(Steve Mirsky)翻譯/周坤毅
長青電視影集「外科醫生」的主角是專注到不知疲倦為何物的外科醫師。另一齣廣受歡迎的影集「急診室的春天」中,則有一群英勇的急診室救護人員。剛剛結束的喜劇「超級製作人」中,也有一位史貝斯門醫師(Dr. Leo Spaceman)。

通常人們稱呼他「史貝斯門」,但你也可以叫他「太空人」。史貝斯門醫師從精神病治療、器官移植、眼科到婦產科無所不醫,有一位新生兒的父親問他:「為什麼剛出生的嬰兒裹著一層黏糊糊的東西?」他回答:「因為這件事非常噁心。」

分娩過程的確很噁心,但仔細回想關於醫學的一切,你會同意史貝斯門醫師的說法:牽涉到醫學的每件事都很噁心。這讓我想到糞便移植術。

這項正式名稱為「糞便細菌移植術」(FMT)的做法,是把捐贈者的糞便稀釋後注入患者的直腸中(夠噁心吧?)。這麼做的目的是把益菌群落植入缺乏健康腸道菌的患者體內(每個人體內都有數十億隻細菌在腸道內游泳)。許多研究顯示,這群益菌大軍是對抗困難腸梭菌的有效武器,後者會導致嚴重痙攣與出血性腹瀉(我快吐了)。常用的抗生素療法會同時殺死腸道內的益菌(細菌種族屠殺),因此失敗率很高。《臨床胃腸病學期刊》因而建議糞便移植術應做為第一線治療法,而非最後手段(閱讀醫學期刊?噁∼)。

不幸的是,美國食品及藥物管理局(FDA)最近提高了這種療法的門檻:今年5月,他們規定醫生在執行這項療程前,得先提交新藥物研究申請。醫學博士史東在她的Scientific American部落格「從分子到醫學」(Molecules to Medicine)中表示,這項規定衍生額外的時間與費用,會讓糞便移植術變得窒礙難行。史東特別指出,這種療法很難被廣泛接受的原因正是「噁心」:「目前抗拒糞便移植術的阻力不是來自患者或他們的家人,因為他們只想盡快痊癒。阻力反而來自醫學界,尤其是內科醫師,他們似乎覺得這種療法讓人反胃。」移植糞便的確很噁心,但難道痙攣與出血性腹瀉就十分怡人嗎?

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