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第445期 2017/02/25

在意識的繁花裡漫步

人類擁有許多獨特怪異的才華,
造就了各種看似光怪陸離,風馬牛不相及的事,
其祕密就在於…… 腦和心的連結

在意識的繁花裡漫步


  短短四十年,認知神經科學結合了研究心智的「認知科學」和研究大腦的「神經科學」,漸漸取代傳統心理學,以實徵量化方式,透過各種腦造影技術,探究人類各項行為(包括學習、記憶、語言、知覺、決策和意識等)的大腦神經運作,不僅驗證許多行為研究的理論,也逐步開啟大腦這個黑盒子的秘密。

  繼認知神經科學祖師爺葛詹尼加在美國創建認知神經科學研究所後,這門新興科學也在各地萌芽,而曾志朗,即是隨後在台灣推動認知神經科學的第一人。

  他不僅開設了第一個以認知科學為主的研究中心,也在國際上交出許多傲人的成績單。現在,他放下過多嚴肅的學術語言,以最輕鬆的生活角度,帶你認識大腦科學之美。

  這本書從哪一篇章翻開來都可以,猶如與愛推理的科學家促膝常談,解開生活中各種謎團。作者從日常接觸的人事物入手,結合認知神經科學研究的豐富知識,細緻而生動地為現實生活中各種光怪陸離提出科學解釋,鋪展出各種最新研究。透過他的敘事與分析,一幀幀畫面歷歷在目,讓人不得不正視,有時候看似感性的生活面,也能科學相對。

在意識的繁花裡漫步

  猴頭猴腦的缺憾

  我屬猴!依照世俗的習慣,被期待的形象總是猴模猴樣的行動派。親戚朋友一致認定我猴手猴腳的,又機靈又俐落,而且一定很調皮,喜歡爬樹,摘果偷桃!不幸的(或者說有幸的)是,我真的很符合這些期待,年輕時候確實是又黑又乾又瘦,住在鄉下,常常穿梭在山裡樹林間,尤其是芒果成熟時,高大的芒果樹上總會見到我躲躲藏藏的身影;在學校老師和同學的眼裡,又以伶俐調皮出名;在家裡和弟、妹吵架時,更常被冠以「潑猴」的「美稱」!

  吳承恩是我心目中最偉大的作家,孫悟空的善良、機智、真誠、幽默和義氣,才是真正充滿了「人」性的美猴王呢!小說裡,孫猴子掃蕩群魔,歷經萬難,完成取經大業之後,終於變成人,最後又成神。這個隱喻很有意思!猴子要變成人,單憑和人非常相似的猴頭、猴腦和猴身是不夠的,牠必須要能使用各種方法去解決環境中遭遇的各種困境,才是成人之道!換句話說,工具的使用,才是人猴之別的關鍵!

  日本理研的腦科學研究中心,一群研究者針對這個「工具使用為猿到人演化的關鍵」說法,做了一系列獼猴的實驗,觀察到了相當有趣的結果,他們從這些結果中得出了一個很重要(當然,也會很有爭議)的結論:「就硬體而言,這些獼猴的腦神經擁有所有形成人類智慧的基本部件,但牠們的腦所缺少的就是適切組合這些部件的軟體程式,因此空有零散的機件,卻無法整合出類似人類的智慧!」那人類在演化的過程上,如何去得到那個關鍵的整合程式呢?日本研究群的答案是:「人類學會利用工具去改變外面的環境,而這個持續性的工具使用,促成腦內各機件的適切組合。」

  學會工具使用,真的會改變腦的組合軟體嗎?研究者讓獼猴站在一個小長桌的一邊,另一邊的桌面上則出現一個又一個食物丸,猴子伸手拿不到,但被綁住又走不過去,又急又氣。這時候,實驗者拿出一根一公尺長的小耙子,教會猴子用一隻手拿耙子把食物耙回來,再用另一隻手去拿來吃。這個訓練需要手眼協調的巧勁,才能很快的拿到另一端持續出現的食物,大概要兩個星期才能使獼猴完全掌握,不管食物丸出現在哪個方向,牠都能動作俐落的一耙一個,快速吞食。

  實驗者測量猴子腦皮質的電生理反應,發現訓練前後,在頂葉區的反應是不一樣的,訓練後的反應不但加強,而且只要看到耙子就會有反應!由於腦的頂葉賦有感知身體各部位心像的功能,一看到耙子也會有強的反應,表示腦已經把耙子這個外在物件視為手的延伸,進而成為身體心像的一部分了。接下來,實驗者把學習的工作難度又加高了一些。他們在獼猴的這一邊加了一塊板子,使獼猴只能看到食物丸,卻看不到自己的手和耙子,猴子要學會用看不見的手和耙子去耙食物。

  完成這個訓練的時間更久,但完成之後,電生理反應不但大量出現在頂葉區,而且在前腦前區也測量到訓練之前所沒有的活化反應,這表示當工具使用的難度變高、複雜性也提高時,頂葉要把工具和身體融為一體,還要結合前腦前區的控制系統,設計出一套解決問題的方案。這套方案不只是機械式的重複擷取平面食物,而是當食物丸忽然被拋在空中時,猴子的眼、手和耙子要很快完成協調,用一個從沒出現過的動作,由不同於以往的方位去捕捉住飛起來的食物丸。這種彈性,代表著創意,也是人類智慧的雛型!

(本文為節錄,完整內文請見在意識的繁花裡漫步


 想靠運動減肥總是失敗?可能不是你意志力不夠,而是大腦在阻止你!

科學新聞由Pansci.tw泛科學提供

編譯/Gilver

運動就能成功瘦下來?長期肥胖可是會改變你的大腦,讓減肥沒有那麼容易。

大吃大喝是現代人經常採取的紓壓方式,但在飲食狂歡之後,若非上天眷顧的吃不胖體質,多次下來往往落得體重計上動物感傷。雖然人們也經常說「胖了沒關係,減肥就好」,但多數人的減肥行動通常都沒辦法持續太久,只能放任腹肉日漸坐大,然後就被罵:「你就是不運動,才會這麼胖!」

此時,充滿好奇心的科學家又跳出來提出了疑問:到底是先變成胖子才不喜歡運動,還是不運動才會變胖子?這不只是個科學問題,還會直接對你我的減肥策略產生影響。

想要靠運動瘦回來的人們,要克服的困難可不僅是體重而已,還有肥胖對大腦產生的影響。科學家發現:肥胖者之所以會體能活動不足(physical inactivity),與其說是因為體重過重懶得動,更應該歸因於大腦裡負責接收多巴胺訊息的神經元被影響,才使得運動減肥變得如此不易。

雖然體重增加可能會造成肥胖者關節和肌肉的負擔,但我們卻不能將肥胖者活動量降低的原因全部推給「體重增加」,因為就算是減重的人也會出現體能活動降低的傾向,這可能是獲取的熱量降低了,使得身體也得跟著降低能量消耗的緣故。既然不是橫生的肉肉和油脂增加了舞動四肢的負擔,那身體上還有哪裡也可能被肥胖影響了呢?是大腦,肥胖改變了你的大腦!

變胖的同時,大腦也被飲食習慣影響了。長期高熱量的飲食可能會造成多巴胺系統失調,像是多巴胺合成、釋放和受器的功能,特別是在紋狀體(striatum)。紋狀體是前腦(forebrain)構造的一部分,負責控制運動、學習、情緒狀態等功能。少了紋狀體的多巴胺來傳遞訊息,運動控制(motor control)的任務就會失敗。有鑑於此,他認為這些小鼠之所以活動不足,可能是因為多巴胺系統出現了障礙。

其實,體重增加和體能活動降低彼此相關可能是一種演化優勢,這不只出現在人類,在恆河猴、家犬和老鼠也都有報導,這能夠讓動物保留這些得來不易的額外能量。然而在今日,持續的肥胖卻可能會對身體造成負面影響,而體能活動降低的傾向也將是威脅之一。對此,克拉維茲認為:「人們能用意志力改變行為,但如果我們不了解行為背後的生理基礎,我們就不能輕易說出『靠意志力就能解決』這樣的話。」

此外,克拉維茲認為探索為何肥胖者比較不好動的生理成因,也會對減少肥胖者汙名化有所幫助。研究團隊未來將會著重在不健康的飲食如何影響多巴胺訊息傳遞,以及當小鼠開始健康飲食、並且減重時,能多快回復到正常的活動程度。

看來想要避免這樣的後果,還是得在大吃大喝的時候提醒自己:千萬不要長期吃得太胖,不然腦子裡的多巴胺可是會在你想運動減肥時,在你的腦中暗笑你的迂、反過來落井下石啊!

(本文為節錄,完整內文請見 【Pansci.tw泛科學】
想靠運動減肥總是失敗?可能不是你意志力不夠,而是大腦在阻止你!



 

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