吃出健康高智能的大腦
吃出健康高智能的大腦
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商品介紹
  • 商品簡介
  • 作者簡介
  • 名人/編輯推薦
  • 目次
  • 書摘/試閱
  • 在二十一世紀,醫學面臨一個兩難。雖然飲食不良會造成肥胖症、糖尿病和心血管疾病,但醫學訓練還是不重視營養這一塊。許多醫生即使從醫學院畢業了,他們的營養學知識,也不見得比高中生多。這段期間,營養學這個領域擴張的很快。新的研究成果大量湧出,若是平常沒跟上這個領域發展的話,幾乎沒辦法跨過這個知識的巨大鴻溝。
    我們都知道要維持身體的健康,但你知道你的大腦健康嗎?
    洪蘭教授大力推薦這本由細胞分子營養學家艾琳.波爾福德–梅森 博士(Aileen Burford-Mason, PhD)所撰寫的The Healthy Brain並親自翻譯,他認為此書揭示了營養學的新發現 :
    1. 呈現大腦與營養如何交互作用
    市面上的營養書籍較強調營養素與身體的交互作用,較忽略大腦的營養需求比任何其他器官高十倍。
    2. 以深入淺出的文字闡述大腦需要的營養
    讓讀者學會不管年齡如何,都要好好地餵食大腦。 
    大腦的每個部位都緊密連結且和諧工作,以控制你的情緒、專注力和注意力。它們全都參與記憶的登錄、儲存和提取。同樣的,身體無時無刻都需要所有重要的營養,這些營養必須達到屬於你自己最理想的數量及最適當的平衡。這個世界上沒有魔術營養丸。
    本書會一步一步教讀者如何改變飲食,並選擇適當的營養補充品。採用這個策略立即得到的回報,讓大腦的活力明顯增加了――情緒、專注力、創意與職場表現,都會變得比較好。
    現代人要擺脫焦慮感、憂鬱症和阿茲海默症,便要留意是否讓大腦挨餓了。
    作者建議維持記憶力的好方法 : 要有足夠的睡眠、要適度的運動、採取對大腦友善的飲食、要吃很多有顏色的蔬菜和水果、固定服用補充品、同時也要進行對維他命D和維他命B12的測試、調整鎂的攝取量,更要學會放鬆。運用書中的種種建議,讀者便能從中受益,提生大腦的可塑性和增加認知的功能。
    長期來說,作者列出的飲食方式,可幫助讀者避開阿茲海默症和其他失智症的攻擊。
    成大醫學院神經學教授暨成大老年學研究所所長白明奇醫師推薦此書,他說 : 「細讀本書,讀者可以了解天然食物或補充營養品與大腦心智的關係,以及專家建議的數量與方法。」
  • 艾琳.波爾福德–梅森 博士(Aileen Burford-Mason, PhD)
    是一位免疫學家,細胞生物學家和細胞分子營養學家 (這是一個營養學特別的領域,運用節食法搭配維生素、礦物質、胺基酸和其他營養素,來預防疾病。
    她也是暢銷書 Eat Well, Age Better 的作者, 也是加拿大以科學思維來提倡均衡營養學的領導者。
    她在多倫多大學 (the University of Toronto) 擔任助理教授,同時也是多倫多醫院癌症研究實驗室主任。


    譯者簡介:
    洪 蘭 教授
    加州大學河濱校區實驗心理學博士,在加州大學爾灣醫學院神經科和耶魯大學哈斯金實驗室接受博士後訓練,曾任教於加州大學河濱分校、中正大學、陽明大學、中央大學,並為中央大學認知神經科學研究所的創所所長。
    洪教授己翻譯了五十七本生物科技及心理學方面的好書,包括《棉花糖女孩》、《浮萍男孩》、《養男育女調不同》、《心智拼圖》、《天生愛學樣》、《教養的迷思》、《快思慢想》、《改變是大腦的天性》、《自癒是大腦的本能》等。
    洪教授 曾獲頒吳大猷科學普及著作獎翻譯類金籤獎、2005年東元科技文教基金會特別貢獻獎、2011年遠見雜誌華人領袖終身成就獎。
    有感於教育是國家的根本,而閱讀是教育的根本,前後去過台灣大大小小超過三千所的中小學作推廣閱讀的演講,深受各界推崇。
    著有《講理就好》等二十五本書。
  • 長壽智慧之泉
     
    白明奇
       
        出版社要我為《吃出健康高智能的大腦》(The Healthy Brain)寫一篇推薦序,這讓我想起義大利最老的人瑞 Salvatore Caruso,他於二O一六年以高齡110歲辭世。
        Salvatore一生都住在義大利雷焦卡拉布里亞省的莫洛基奧(Molochio),這個小鎮以百歲人瑞的密度(4/2000)高居全球第一而聞名,這個數字甚至高出沖繩四倍。據當地人說,小鎮產人瑞的祕密之一就是有一口不老之泉,居民相信,長年喝這口不老泉水的人就能長命百歲。這世界上,除了不老之泉,想必也有被稱為青春之泉、智慧之泉的吧!
        在大學醫院失智症特別門診的初診病人,大都因為記憶力逐漸變差、或者行為怪異被家人懷疑得了失智症而帶來醫院,檢查過程之中,偶爾會碰到維他命B12濃度不足的病人,有出家人、立志吃素者、很少吃紅肉的人,也有之前割除胃、十二指腸者(因為這段胃腸會製造一種因子來與B12結合,以利後續人體的吸收),更多的人則是原因不明。由於維他命B12與神經系統和造血功能有關,長期缺乏B12的病人可能有周邊神經病變與貧血的現象,也可能出現步態不穩等症狀,根據教科書的描述,少數的病人會出現類似失智症的臨床表現,因此,檢查血中維他命B12的濃度被列為失智症診療的常規。所有食物之中,最常被提到與失智有關的營養成分大概就是維他命B12了。
        然而,即使接受幾個月的維他命B12皮下注射,維他命B12不足者的記憶力依然未見好轉,也曾經有研究者用大量的維他命B12來治療失智病人,只可惜成效不彰。
        失智症種類很多,阿茲海默症占了很大的比例,目前不太相信營養素是造成阿茲海默症的病因,也不太可能大量吃某種食物或是補充營養素就能完全不得到阿茲海默症或其他失智症。除了基因及先天的因素之外,生活習慣和飲食與許多慢性病的形成有關,而慢性病可能讓失智症提早幾年發病、或加速惡化。
        這本書的原著是艾琳.波爾福德–梅森博士(Aileen Burford-Mason),任教於加拿大多倫多大學,是一位免疫學家,細胞生物學家和細胞分子營養學家。
        細讀本書,讀者可以了解天然食物或補充營養品與大腦心智的關係,以及專家建議的數量與方法,對許多人來說,相當具有新奇感。不過,會讀到這本書的人,可能都不太會有營養不良的問題。讀者更應該相信,良好的生活習慣、健全的心理狀態與均衡的飲食才能遠離慢性病,也才能間接有效防治失智症。
     
    (本文作者是心理學博士,成大醫學院神經學暨臨床醫學研究所教授、成大老年學研究所所長、熱蘭遮失智症協會理事長、台灣臨床失智症學會常務監事、2017年全國好人好事代表「八德獎」得主,多年來陸續於健康世界、中國時報、遠見雜誌、康健雜誌、健康2.0等,以專欄型式介紹失智症。著有《忘川流域:失智症船歌》、《彩虹氣球:失智症天空》及《松鼠之家:失智症大地》)。
  • 譯者序
                   想要健康長壽,得多吃蔬果
                                                    洪蘭
        我會想到來翻譯這本書是因為我偶然發現,台灣對這方面的新知有需求。
    我們每個人都有個腦,但對這個腦的運作和保健卻不太清楚,所以常常事倍功半:想要健康長壽,刻意去吃很多大腦補品,結果吃的不得法,反而使自己不健康。
        有一次我與同事一起去大陸出差,在旅館裡吃早飯時,我注意到他把蛋黃剔除不吃,說怕膽固醇高。我跟他說蛋黃裡的膽固醇是好的膽固醇,它會把不好的膽固醇帶走,我們的大腦需要膽固醇,因為我們的細胞膜是脂肪,神經纖維(白質)外面包的髓鞘也是脂肪,就算完全不吃有膽固醇的食物,我們的身體也會自己製造膽固醇出來,因為身體需要它。脂肪有好有壞,不能一竿子全打翻,尤其蛋黃是一個生命的起始點,裡面的營養非常豐富,不吃太可惜了。但是言者諄諄,聽者藐藐,他仍然不為所動,連續三天,不吃就是不吃,暴殄天物,聽不進最好的營養品就是大自然的食物,放著天然的營養不吃,每天去吞各種補腦丸,讓我看了氣結。我終於感受到王陽明說的「擒山中之賊易,破心中之賊難」的無奈。
        另一個例子是有個教授很焦慮的寫信問我:她孩子現在有行為偏差,學習障礙,是否跟她當年懷孕時,因在寫博士論文,無暇弄飯菜,天天在實驗室吃泡麵充飢有關係?我看了大驚,別的不說,泡麵有防腐劑,還有很多添加物,平常時都不能多吃,何況懷孕時?
    懷孕時的營養對孩子大腦的發育有很大關係,尤其是前額葉皮質的發育。無數的實驗說明了母親在懷孕時酗酒、抽煙、偏食、營養不足會造成孩子長大後的暴力行為和反社會人格,增加他們以後的犯罪機率。
    1944年冬,二次世界大戰快結束時,德軍封鎖萊茵河長達半年,造成阿姆斯特丹、鹿特丹等西荷蘭地區的「飢餓冬天」,人民餓到把鬱金香的球根都挖出來吃,而鬱金香的球根是有神經毒的(這是「飲鴆止渴」的中文版,但是人在飢餓無糧時,顧不了這麼多)。營養不良會防礙胎兒的大腦發育,尤其懷孕初期是長中央神經系統的時候更關鍵。1963年,這些孩子長到十八歲要去當兵了,軍方在做身體檢查時,才發現很多人有精神上和行為上的偏差,追究起來,發現是飢餓冬天造的孽,母親在懷孕時營養極端不良所產生的後遺症:這些孩子行為和情緒的控制不良,有反社會人格(詳細情形請看Adrian Raine教授的《暴力犯罪的大腦檔案》,遠流出版),還比一般人早衰,心血管疾病和糖尿病比率高,尤其是肥胖症。
    如果一個博士對自己大腦的知識都是如此,那麼這方面正確知識的傳播應該是刻不容緩了,所以雖然很忙,還是硬擠出時間來翻譯這本書(在科技的現代,用手寫字已經變得是不可容忍的事了,尤其我性子急,再怎麼快,六百字還是需要20分鐘才寫得完,因此曾經決定不再翻譯書,不給自己的手找麻煩),但是看到國人瘋狂的吞地下電台賣的補腦丸,大口吃白果來補腦(白果也有微毒,不可大量吃,其實有整期的《科學美國人》(Scientific American)用實驗說明白果並不能防止阿茲海默症),就覺得還是把它當作賴清德院長所說的做功德,去翻譯,把正確的新知介紹進來。我父親常說人學好不容易,學壞一次就會,野草永遠長的比稻子快。人也是一樣,忠言都逆耳,正確的話常聽不進去,電台賣藥的廣告效果卻其大無比,老人家一聽就掏錢。所以一定要先讓正確的知識進入心田,才能抵抗廣告的讒言。
    本書的作者是加拿大多倫多(Toronto)大學醫學院細胞生物學的教授,專攻免疫學,是細胞分子矯正醫學(orthomolecular,大陸叫做正分子營養療法)的專家,用飲食、維他命、礦物質、胺基酸和身體中其他的自然物質來預防疾病和保健身體。這是一門新的醫療領域,用人體本來就有,且為健康所需的營養來改變人體內的生化環境,治療已有的疾病或強化身體的健康。這個效果比服藥好,因為人體自己產生的東西不會有副作用,就像用運動所產生的多巴胺來治療過動(ADHD)和注意力缺失症(ADD)沒有副作用,但吃利他能(Ritalin)它的多巴胺就有副作用,因為它是化學物質。這種治療法過去被稱為另類治療法,曾經被主流排斥,但現已被接受,因為越來越多的研究發現當人體內胺基酸、維生素、礦物質不足時,人會生病,但是透過補充這些必要營養素的不足就能改善身體狀況,而且沒有副作用,功效出來後就開始有人相信了(醫生通常認為藥是毒,因為天下事,有利必有弊,中國的醫書也是說藥是毒,但是要看怎麼用,砒霜是毒,但是它也是一個藥引)。有些必要的營養素如維他命A、B1、B2、B3、B6、B12、C、E,葉酸等,身體不會自己製造,需要靠後天的飲食來補助。若是匱乏,身體的運作便不正常,我們的身體是個大大的生化作用場所,一環扣一環,少這個營養素作催化劑,就會影響另一個營養素的產生,書中許多臨床的例子可以供我們參考。
    作者強力主張一天吃十份蔬菜水果。在台灣,這不是難事(我每次出國都會非常想念台灣的蔬菜水果,就連去美國,在超市所看到的蔬果也不過就是那幾樣,不像去逛台灣的市場,真是琳瑯滿目),因此,我們應把握上天讓我們生活在物產豐富寶島的福份,盡量多吃蔬菜水果來保健大腦和身體。
    我個人沒有宗教信仰(所以我可以打蚊子和蟑螂),但是我不願因為我的口腹之慾而犧牲一條生命,所以我盡量少吃肉。想不到這居然符合了書中所說的養生之道。看來「為人點燈,明在我前」是有道理的。
    遵照書中的指示,我會活得健康,動物免於屠殺,多吃蔬果,雙方有利,何樂而不為呢?
  • 推薦序     長壽智慧之泉     白明奇
    譯者序                            洪蘭
    前言
    第一部 大腦--使用者指南
     
    第一章 跨越時光的旅程
    第二章 先天vs.後天
    第三章 營養――認知的連結
    第四章 維他命、礦物質和大腦功能
     
    第二部 當大腦熄火了
     
    第五章 阿茲海默症和失智症:我們最大的恐懼
    第六章 這是你在壓力下的大腦
    第七章 大腦受傷:創傷和中風
     
    第三部 回到一開始
    第八章 建構中的大腦:飲食和懷孕
    第九章 補充品和懷孕
    第十章 懷孕計畫:一份清單
     
    第四部 讓大腦可以用上一輩子
    第十一章 學習的大腦:飲食和學業成功
    第十二章 進入工作場所
    第十三章 假如記憶衰退了,該怎麼辦?
     
    第五部 計畫策略
    第十四章 智慧型選購:在雜貨店精打細算的選擇
    第十五章 補充品
     附錄 水果和蔬菜日記
  • 第一章
    跨越時光的旅程
     
    我,喬治.布希,美利堅合眾國總統,現在宣布,從一九九○年一月一日開始,是腦的十年(The Decade of Brain)。我呼籲美國所有的公務員和人民,用各種適當的計畫、典禮和活動,來宣揚這個十年。
     
    一九九○年七月十七日,美國總統布希在白宮簽署了第六一五八號總統文告,宣布從一九九○年一月一日起,進入腦的十年。在這之前的十五年,腦造影技術大幅改進,現在可以直接看到大腦內部的工作情形。當技術進步到這個境界,時機就成熟了,政府可以啟動公共和私人的基金,進行這個前所未有的大腦研究。
    這個新的計畫非常吸引人,醫生希望新的研究經費注入,可以幫助他們更了解從憂鬱症、自閉症到思覺失調症、癲癇、藥物上癮和失智症等各種心理健康失調,是出了什麼問題,以及如何發展出新的、更好的預防和治療方法。因為精神疾病耗費大量的醫療照護支出,這個花費還持續高度成長,政府部門和健康經濟學家明確贊成相關的研究計畫。
    對我們其他人來說,這個十年開始了對大腦科學的長期愛情長跑。跟以前所有的歷史相比,在腦的十年中,有關大腦和它內部運作的知識,是以前的兩倍。媒體用聳動的標題,來報告大腦的新發現。科學家也用寫通俗的科普書,來回報媒體的熱情;在書中,科學家解釋他們高科技的研究,這些書創造出更見多識廣的觀眾,他們渴望能學習到更多。
    我們被激起好奇心。大腦如何控制我們的行為、我們的思想、我們的情感?所有這些新科學,可以使我們變得更聰明,或是改變因擾我們一生的憂鬱症和焦慮症方向嗎?我們是否開始能了解好朋友或家人的大腦在想什麼,使他們走上絕路?這些大腦知識和它運作的方式,最終可以告訴我們:是什麼造成現在的我們嗎?
     
    中央發號司令台
    想了解大腦及它如何控制我們身體和情緒的運作,是從有文字記載的人類歷史以來,就有這樣的探索。古希臘人不太了解大腦的基本生理結構,所以當時的辯論,都是哲學上的問題:普通常識(common sense)落在大腦的什麼地方?大腦的哪個區域,控制著我們的記憶、理智和想像力?大腦和靈魂、精神或心靈的關係是什麼?靈魂在大腦的什麼地方?
    希波克拉底(Hippocrates,四六○~三七五BC)認為,大腦是智慧的所在地,負責我們所有的感覺。他說:「人應該要知道,從大腦,而且只有從大腦,我們得到快樂、喜悅、笑語和嘻笑,以及我們的悲傷、痛苦、哀悼和眼淚。」然而,不久之後,另一個知名且有影響力的希臘人亞里斯多德(Aristotle,三八四~三二二BC),又有另一種權威觀點。亞里斯多德和他的追隨者說,不是大腦,而是心臟決定我們到底是誰。心臟是我們唯一的智慧來源。大腦只不過是一個冷卻機制,只有在釋放心臟過度工作,而製造出大量熱的時候有用,因為它扮演的是安全活門。
     
    下一段旅程不需要大腦
    古代埃及人也不注重大腦,埃及人跟他們同一時代的其他文明一樣,都在人死亡之後,做成木乃伊,他們認為肉體在死後可以復活,所以要盡可能好好保存,復活時可以再使用。
    製作木乃伊的過程很冗長與費力。內臟都要第一時間拿出來,因為它們很容易腐敗。這些器官會個別進行防腐處理。只有一個器官留在身體裡面,就是心臟。這是因為心臟是智慧和情感的泉源,對死後的生活很重要。他們把身體和未經搬動的心臟進行脫水和防腐處理。其他內臟隨後會放回它們原來的地方,再用麻布把身體包裏起來。每層布之間都放著護身符,以保護身體到下一個世界時,不會受傷。
    過程中,他們唯一丟掉的器官是腦。古埃及人認為,他們不需要腦,就可以在另一個世界活的很好。
     
    遠離迷信
    七世紀到十三世紀,是伊斯蘭教的黃金時代,許多科技和醫學的新想法湧出,迷信的大腦假設,逐漸被系統化和科學的驗證取代。海桑(Alhazen,九六五~一○四○)是偉大的阿拉伯物理學家、數學家,他在光學上有偉大的成就,最為人知的,是解釋眼睛如何把影像傳到大腦,他是第一個宣稱所有關於大腦如何運作的假說都該丟棄,除非這個假說是實驗可以觀察得到的。「追求真實的人,並不是研讀古書,然後相信它們,而是懷疑自己對這些說法的信仰,質疑他收集的這些說法有何問題;追求真實的人是屈服於論據和實驗展示,而不是說人的本性充滿了不完美的缺陷。」
    這是我們今天所謂科學方法的起源。
    在文藝復興時期,許多科學家都是極有成就的藝術家。在他們仔細解剖之後,開始看見人體的結構,而每一個新發現,都需要記錄和畫下來。所以,藝術家和科學家就這樣一起發展起來了。藝術與科學結合最有名的例子,就是集藝術家與發明家於一身的達文西(一四五二~一五一九)了。他是自學的解剖家,一開始的研究是生理和解剖學,所以可以把人體更真實地表現在他的畫布上。但他也對大腦結構有興趣,因此畫了很多詳細的大腦圖。
    我們今天運用的大腦各部位名稱,就是在那個時候標上去的。大腦(cerebrum)是拉丁文的腦,位於腦殼前端,體積是整個大腦的三分之二。它包括兩個腦半球,左半球和右半球,大腦控制著高層次的腦功能,如思考和動作。小腦(cerebellum,拉丁文的小腦)在腦殼後端,控制著動作和平衡。延腦(medulla)在小腦前面,調節身體的非自主歷程,如血壓、心跳、消化和呼吸。
     
    當皺褶成了一件好事
    最早也最有名的解剖教科書之一,是一五四三年出版的《人體的構造》(De Humani Corporis Fabrica;英文:On the Working of the Human Body),作者是安德雷亞斯.維薩里(Andreas Vesalius,一五一四~一五六四),這是第一本區分出大腦灰質和白質兩種大腦細胞組織的書:大腦的外層皮質由灰質組成,白質是中間的神經纖維。
    這也是第一本正確畫出大腦表層的書:大腦表層有許多皺褶,形成腦溝(sulci)和腦迴(gyru)。早期的解剖學家以為,這些迴旋的起伏是隨機的,很像他們剖開肚子時,看到的捲曲小腸模樣。維薩里就不認為這些迴和溝有什麼特別的。「人的大腦沒有什麼特別之處,我在驢、馬、牛和其他動物的大腦內,也都看過這些迴溝。」他說。
    然而,到了十六世紀結束時,人們知道維薩里是錯的。大腦表面的迴和溝,既不是隨意的,也不是捲曲的,它們都牢固地連結到大腦底部。而且,高等動物的比較深。在比較不同動物的大腦時,大腦皮質越大,腦溝和迴會變得越複雜。這個時期的版畫,顯示出清楚的演化歷程:河狸(beaver)的大腦很平滑,狐狸的大腦有五個迴旋(convolution),馬的迴旋比羊深,大象的迴旋又比馬深。但沒有任何一種動物的腦,像人類的迴旋那麼複雜。
     
    腫塊、隆起和人格
    十九世紀初,法蘭茲.喬瑟夫.高爾(Frang Joscph Gall,一七五八~一八二八)這位德國解剖學家,有很多人都對他很感興趣。靠著熟練的解剖技術,他成了第一個找出顱內十二條神經的人,這些神經透過腦殼的通道流出大腦外,而不是透過脊柱。有些顱內神經控制著感覺器官,有些控制著肌肉,其他的連結到器官上或內臟,如心和肺。這些發現很重要,因為他,神經學逐漸發展成一門獨立的學問。
    但高爾在顱內神經上的貢獻,並沒有讓他吸引到最大多數人注意;他會變得有名,而且廣受一班大眾歡迎,是因為顱相學(phrenology)的理論。根據他的理論,大腦不是一個器官,而是由很多器官組成的,每個器官各在大腦特定的迴旋處,每一個控制著不同的情緒和心智功能。因為大腦的腦殼形狀和迴旋有關,他相信,腦的大小和形狀,它的腫塊、隆起和凹陷,可以預測個體的人格特質和心智能力的強弱。
    針對社會上行為極端的人,如罪犯和牧師,高爾檢視他們的大腦,把他們大腦特殊的地方畫下來,找出所謂誠實、自律、正直、毅力等特質,甚至是音樂之類的藝術天賦。感受個人各自的腫塊,或是解讀某人的腫塊,變成一種廣受歡迎的娛樂:星期天下午沙龍的娛興節目。聽說甚至連維多利亞女王都邀請顱相學家去替她的孩子摸頭,想搜尋他們內在的才能和脾氣。
    到了十九世紀中葉,顱相學變成一個賺錢的事業,尤其在美國,很多大城市都設立了顱相學機構。這些顱相學家宣稱他們可以診斷疾病,計算未來得病的機率。情侶在婚前用它來測試兩人是否契合,企業用它去篩選來求職的人。甚至連政客在競選公職前,都會求教顱相學家。有些當時的名詞,我們到現在還在用,例如「知識分子」(highbrow)、「低俗的人」(lowbrow)與「你該去檢查腦袋了」(你的頭腦有問題了;you need your head examined)。
     
    顱相學讓位,心理學誕生
    唯一的麻煩出在高爾身上,因為他雖然是個技術高明的解剖學家,卻不是一個很好的科學家。他的原始研究有很大的抽樣問題,他只找符合自己理論的人來做,也只報告符合他理論的結果,凡是不符合的資料,就統統丟棄一旁。法國的生理學家尚.皮埃爾.弗盧龍(Marie-Jean-Pierre Flouren,一七九四~一八六七)公開宣稱他對這種偽科學的厭惡,對顱相學家這樣欺騙大眾感到憤怒。後來,拿破崙請他去驗證高爾的理論。他用動物做實驗,證明高爾是錯的,並沒有證據支持他的理論。
    然而,大腦形狀和功能之間的關係,最後使得科學家回頭去想皮質上迴旋溝迴的本質。為什麼人類的迴旋比動物複雜許多?是什麼樣的壓力,使大腦產生突起的腦迴和凹下的腦溝?卡爾.威尼基(Carl Wernicke,一八四八~一九○五)認為,這是為了增加大腦的面積。當我們越來越聰明時,大腦就要越來越大,但大腦的發展受限於腦殼大小。當大腦無法向外擴展,只有向內擴展,而褶痕幫助面積擴展。
    到了十九世紀末葉,開始出現大腦結構和功能的詳細地圖。前腦(forebrain)包括大腦皮質,是我們感覺、學習和記憶的所在地。訊息從眼睛、耳朵和其他感官進來,都先送到中腦去,然後再傳回前腦。語言在左腦,而呼吸和消化這種非自主控制功能(involuntary function)在後腦,那裡有最多顱內神經。
    到了一八○○年後期,人們重新喚起對心智影響行為的興趣,「心理學」這一門新的學科因此誕生。德國生理學家威廉.馮特(Wilhelm Wundt,一八三二~一九二○)是第一個用系統化的方式,去研究不正常的心智狀態,他運用可測量的現象,像是注意力廣度(attention span)和反應時間(reaction time)來做指標。他認為,心智處理(mental processes)可以分析和計算,就像化學家去分析和分類化合物一樣。
    在研究法上,馮特也有很大的貢獻。他堅持所有的實驗,都必須在嚴謹控制下的情況進行,而且要詳細記錄過程,使別的實驗室也能重複做出同樣的結果。假如一個實驗的結果不能複製,這個結果就有可能不是真的。
    有趣的是,最近的科學分析發現,竟然有五○%的科學論文在發表之後,別的實驗室無法複製出同樣的結果,就連在龍頭醫學期刊發表的文章,也有這種現象;因此,有可能是誤導的結論(譯註:這是目前一個很嚴重的問題,如果著名期刊發表的論文都不可相信,那我們要相信什麼?台灣自從台大論文造假,從校長到研究員的事情爆發之後,我們在國際上的名聲大大受損,五十年的努力,可能才換來台灣在國際學術界的地位,五件造假可能就毀了前面的心血,做研究,不可不慎)。
     
    一個意外的實驗
    哈佛醫學院的華倫解剖博物館(Warren Anatomical Museum)有一個玻璃櫃屋,裡面裝著一組奇怪的物件:一個男人的頭骨、一個男性臉孔的鐵面具和一根長鐵棒。頭骨和面具屬於菲尼斯.蓋吉(Phineas Gage)的頭和臉,他曾是鐵路工頭。而鐵棒是蓋鐵路時炸山用的,在石頭上鑿個洞,把炸藥放進去,上面用泥土覆蓋,用這根棍子把土塞緊,然後點燃引線。
    一八四二年,蓋吉二十五歲時,負責建造一段通往維蒙特州(Vermont)的鐵路。在他要用這根棍子去塞緊炸藥時,炸藥爆炸了,這根棍子穿過他的臉頰,從額葉伸出,把他震到十丈之外,坐在地上。
    驚人的是,蓋吉活了下來。意外發生之後,他馬上就能走路、也能說話,自行回去旅館,在那裡,醫生隨後從他破碎的頭蓋骨鑽洞,把棍子從他的腦袋拔出來,並處理他的傷口。起初,他從昏迷、腦部感染以及譫語階段中恢復時,穿插著一段又一段的清醒時間。然而,他在接下來四年的恢復期,是緩慢而且不穩定的。他的奇蹟恢復,歸功於治療他的約翰.馬丁.哈洛 (John Martin Harlow)醫生:當時很少有醫生的技術這麼好,足以成功地排出他大腦的膿瘍。
    蓋吉的身體復元得很好,雖然失去一眼的視力,還有一邊的臉頰麻痺。但他的性格完全變了。他曾是一個非常負責任、安靜、勤奮的工頭,現在卻變得乖戾和好鬥。被鐵路公司開除之後,他發現很難找到任何待得下來的工作。這個知名的個案,在很多神經科學的教科書中都可以看到,是研究大腦結構跟行為關係的一個里程碑。它不但顯現人格跟額葉皮質有關係,還告訴我們這個地方受傷了,行為會有什麼改變。
    最近,加州大學洛杉磯校區(UCLA)的研究者重新檢視這個個案,用腦造影技術去看當年大腦受傷的部位。結果,他們發現,那根棍子造成大腦白質大面積的損傷。我們現在知道,白質連結大腦很多部位,它們一定要共同工作,我們才能作推理和記憶。蓋吉大腦白質的破壞,使他的行為劇烈改變。
    蓋吉在受傷十二年之後死於舊金山,得年三十七歲。
     
    顯微鏡透露更多祕密
    顯微鏡的改進,也使我們更加了解大腦的祕密。十七世紀中葉,英國科學家虎克(Robert Hooke,一六九五~一七○三)用放大鏡來檢視一個銀行軟木塞。他發現,軟木塞其實是很多小室緊密組合在一起所形成的。因為它們很像修道院裡修士住的小房間或單人小室,他把這些結構取名為「細胞」(cell,譯註:一排排相似的小房間叫cell,例如牢房、軍營的房間)。虎克發現的,是從植物到動物和人類,所有生物最基本的結構。
    當光學進步時,放大鏡就被顯微鏡取代了。雖然一開始粗糙,顯微鏡帶給我們大腦的內部結構訊息,卻是前所未有的。人類發明新的方法,去「修整」脆弱的、像果凍一樣的大腦組織,把它浸在酒精或福馬林(formaldehyde)中,讓它不能分解,方便操作,並可以切成幾乎是透明的薄片。各種染色技術發展出來,使細胞的顏色增加,得以標示不同的內部結構。
    但科學的進步,很少是直線前進、一點一點串接起來的步驟。衝突的看法多半會出現,導致不同派系之間的爭論,每個人都主張自己的科學觀察說明是正確的。神經解剖學這門科學的初期也不例外。雖然科學家都同意,細胞是生物最基本的單位,很多人卻不認為大腦和神經系統也是如此。西班牙病理學家聖堤亞果.瑞蒙.卡哈(Santiago Ramon Y. Cajal,一八五二~一九三四)是第一個認為在大腦中被稱為神經元(neuron)的細胞,就是大腦和神經系統最基本的功能單位,而有越來越多科學家也這麼認為。但另外一組人卻認為神經元不是,他們認為密集的網狀組織(reticulum)神經纖維,才是控制大腦功能的單位。
     
    傳承下去
    現在,我們知道神經纖維是投射到神經元去,而不是獨立在神經元之外自己運作的。每一個神經元有三個顯著部件。最大的叫作細胞體(cell body或soma),裡面住著細胞核(nucleus)。從細胞體投射出去許多有刺樹枝狀的東西叫做樹狀突(dendrites),它們自己往往會多次分枝,並集結成樹狀突樹。它們從別的神經細胞那裡接收化學訊息,送回到細胞體,細胞體再把這個訊息送給其他細胞。軸突(axon)或神經纖維(nerve fiber)這些與細胞體明顯不同的突狀物,它的工作是確保訊息送出。
    每一個神經元有很多樹狀突,但只有一個軸突,有些軸突非常長,例如,從脊椎到腳趾頭肌肉的軸突,可以到一公尺長。大腦灰質包含大部分的細胞體和樹狀突,還有一些軸突,而白質絕大部分是軸突,只有少許的細胞體。在十九世紀時,很多人不相信細胞體、樹狀突和軸突屬於一個神經元,因為當時它們是分開來研究的。
    因為成熟的大腦在顯微鏡底下非常複雜,卡哈認為用胚胎的大腦可能比較容易驗證生命的初期階段,也就是大腦還沒有發展得很好的時期。他用當時剛開始發展,新穎且效果較好的銀染,去染色小雞的胚胎,就發現細胞體、樹狀突和軸突,都是同一個神經元的部件。卡哈跟達文西有很多共通點:不但是很好的解剖學家,還是有造詣的藝術家(譯註:以前沒有照相,科學家得自己畫出他所看到的肌肉、骨骼和細胞組織)。現在,他筆墨精細的美麗畫作,在馬德里的卡哈學院(Cajal Institute)還可看到。
    卡哈在一九○六年拿到諾貝爾醫學獎,一起得獎的,是發明銀染的義大利病理學家卡米洛.高爾基(Camillo Golgi),他的銀染使卡哈看到了細胞的組成。
     
    腦波
    雖然解剖學和顯微鏡可以讓我們看到大腦的結構,但那些圖片是靜態的,它並不能顯示大腦的活動。所以在十九世紀末期,科學家觀察到大腦自己發送出來的電波訊息。藉由直接打開兔子和狗的腦,並放上電極,得知這些電波可以記錄下來。而這些訊息起起伏伏的,所以叫腦波。
    德國生理學家,同時也是精神科醫生的漢斯.伯格(Hans Berge,一八七三~一九四一),發明了第一部記錄人腦電波的儀器,叫EEG(Electroencephalography)。他發現,可以不用打開大腦。電極可以直接貼在頭皮上。電壓的改變,讓EEG收集來的電波非常微弱,比一個AA電池的電流小一萬倍,但至少現在可偵察到活人大腦的運作了。我們可以開始看到,這個複雜且神祕的器官如何運作。
    EEG的發明,是神經學上的重大發展,而且,直到現在我們還在使用。動物實驗顯示在癲癇發作前,腦波會出現異峰突起(spike),所以在第二次世界大戰時,空軍用EEG來篩選飛行員,確定他們適合飛行。一九五○年代,科學家第一次發現,睡眠時的腦波,跟清醒時一樣。在這個發現之前,大家認為睡覺時,大腦也在休息,簡單來說,就是疲倦大腦的一段停工時間。但EEG的圖表顯示並非如此。睡眠時,大腦跟清醒時一樣的忙碌〔譯註:尤其有了核磁共振以後,科學家發現,睡覺是身體在休息、大腦在工作,尤其作夢時的腦波,跟清醒時的貝塔波(beta)一樣〕。
    在後面的章節裡,我們會詳細檢視睡眠,因為我們現在知道,一個好的睡眠,對新陳代謝和認知功能(包括學習和記憶),都有關鍵性的作用。我們也會看到,能不能一夜好眠,跟你餵食大腦什麼食物有關。
     
    「火花和湯」的戰爭
    有一個重要的問題還沒有得到答案:神經元是如何溝通的?到二十世紀中葉,大家都同意神經元是彼此分開的,並不像十九世紀網狀組織派認為的那樣,是黏在一起形成一個連續性網路。神經元之間的縫隙叫突觸(synapse),它位於一個軸突的尾端,和另外一個神經元樹狀突的前端之間。主要的問題在於,訊號如何打造跨越這個縫隙的路線。如何把訊息從這個神經元傳送到另一個?訊號的本質是電流還是化學?
    藥學家(pharmacologists)認為,神經元靠放出化學物質到突觸中來傳遞訊息,而神經生理學家認為,是電流的「火花」從這個神經元跳到另一個,來把訊息傳遞過去的。結果,兩者都對。神經元之間訊息的傳遞,的確是靠把分子從一個神經元移到另一個。兩個科學家奧圖.路維(Otto Loewi)和亨利.戴爾(Henry Dale)在一九三六年拿到諾貝爾獎,因為他們發現,神經傳導物質(neuro transmitter)這個化學物質,會從一個神經細胞軸突的終端被釋放到突觸中,這個帶有訊息的分子迅速游過突觸,到達另一神經元樹狀突的彼岸,把訊息從神經元帶到器官和肌肉。
    然而,儘管發現了電的突觸,藥理學家還不能這麼快慶祝勝利。一九五○年代,科學家在原始動物小龍蝦(crayfish)的大腦裡,首度找到電的突觸,後來發現所有的神經系統中都有。雖然電突觸很稀有,但它們跟化學突觸不一樣。首先,他們建立在速度上,傳送更是異常的快速,一毫秒分之幾就過去了。電突觸跟反射反應(reflex)有關,它像閃電一樣快。第二,電突觸是同步發射的,會有一組神經元同時活化來強化反應。例如,荷爾蒙的腎上腺素(adrenaline)和可體松(cortisol),必須靠電突觸來同步發射到我們血液的循環系統中,才能對壓力作出立即的反應。
    對神經元來說,這兩種溝通方式都是重要的。它們是互補的,唯有一起工作,我們才會有正常的生理功能。
     
    其他大腦細胞
    雖然大家都把注意力放在神經元上,因為它們是大腦主要的演員,但其他細胞也需要觀察。一開始時,大家不認為它們是細胞,以為僅是神經元之間的填充物。後來,細胞染色技術進步了,才發現它們是獨立的細胞。他們被稱為膠質細胞(glial cells),因為當時以為他們的作用,是把神經元固定在特定位置上,提供支持作用(希臘文glia是膠glue的意思)。
    然而,早期的神經科學家,低估了膠質細胞的作用。有些膠質細胞,像是寡突膠質細胞(oligodendrocytes),會把自己包在軸突上,形成絕緣體叫做髓鞘(myelin sheath)。這個絕緣體,使電流可以快速通過而不會短路,是軸突的保護者。大腦白質主要就是這些包了髓鞘的軸突,它們連結大腦不同部位的灰質,以產生功能。神經纖維會叫白質,就是因為這些髓鞘是白的。
    寡突膠質細胞使軸突運作正常,補充軸突的營養,把產生的廢物運走,修補它。假如需要更新髓鞘,這些寡突膠質細胞會負責。假如軸突失去髓鞘,就會受損,產生傷疤,使運送訊息的速度變慢,失去髓鞘是好幾個嚴重慢性神經症的原因,包括巴金森症(Parkinson's disease)和多發性硬化症(multiple sclerosis)。
     
    血腦屏障
    膠質細胞也是血腦屏障(blood-brain barrier,簡稱BBB)的主要成份。BBB是一百多年前發現的,當時,好奇的科學家注射染劑到動物的血管去。這個染劑染了幾乎所有的細胞組織,除了大腦和脊柱以外,因為這兩者都能阻擋染劑進入大腦。我們現在知道,腦血屏障是個半滲透性的膜,目的是預防一些分子進入大腦,允許某些分子進入。可能會傷害大腦的毒物、從身體其他部位進來的神經傳導物質以及其他的藥物會被阻擋,營養和有些藥物可以進來。
    對血腦屏障來說,膠質細胞是非常重要的。在身體的其他部分,分子可以自由進出血管,哪怕是最細的微血管。在大腦裡,膠質細胞在血管壁上組織得非常緊密,選擇性地阻止大分子離開血管進入大腦。最近的研究發現,膠質細胞的作用不只是守門人和管家。它們在突觸的形成上,扮演主動的角色,而失去功能的膠質細胞,會導致神經上的疾病,像是多發性硬化症,它的重要性,比以前認為的還要多得多。
    愛因斯坦是個偉大的科學家,直到今天,他的名字還是和天才(genius)畫上等號,但他在一九五五年過世時,大腦被取出保存起來,切片被送到全世界各地,讓科學家進行檢驗。大家都想知道,他的大腦為什麼這麼特別。他的腦比較大嗎?他的額葉皮質比較大,或是神經細胞比一般人多嗎?並沒有。其實,他管語言和說話的地方,還比預期來得小(愛因斯坦到四歲才會說話)。科學家覺得很困惑。
    一直到一九八○年代,才意外發現一些事實。跟不是天才的大腦相比,愛因斯坦的大腦並沒有更多神經細胞,但他的膠質細胞比別人多,尤其是在掌管創意和複雜思考的地方。看來,我們還沒有真正了解膠質細胞扮演的許多角色,尤其是它跟智慧的關係。
     
    現代腦造影技術
    現在,二十一世紀的技術,讓科學家可以研究比較不明顯,也比較細微的大腦功能,像是創意和邏輯思維。這些調查的新方法,根據的事實是,大腦的任何領域在活動時,會運用比較多的葡萄糖和氧氣。這些增加的運用,可以從一些大腦掃描的新形式看到。比較多氧氣和葡萄糖的部位會亮起來,而沒有參與大腦特別任務活動的大腦部位,會呈現暗色。此外,計量EEG(Quantitative EEG)這種新形式可以看到不同心智活動時的大腦電流活動。像這樣的技術,開創了新的大腦地圖時代,使大腦質的變化,像是情緒、創意、欲欲望或厭惡,可以在大腦的某些特定地方看到。
    大腦地圖有許多用處。現在,我們可以比較沒有憂鬱症的大腦,和憂鬱症患者大腦的情形,以得到比較正確和特定的診斷。接下來,這些訊息也可以幫助確定最佳療法的選項,以及針對特定病例的療法是否適用。大腦地圖不僅僅在醫療科學上有好處,也有商業上的功效。在大約過去十年來,大學的科學家開始跟市場調查員合作,找出什麼因素使顧客願意「買」,他們不只是想了解什麼樣的廣告會吸引顧客去買,還想知道為什麼。
    「神經市場學」(neuromarketing)和「神經經濟學」(neuroeconomics)這兩個名詞,已經進入了企業和校園,在市場的策略上,開啟了一個全新的向度。
     
    神經市場學——玩弄我們的大腦嗎?
    一個大家熟知的市場學例子,可以說明大腦地圖對工業及商業如何有用。二○○八年,菲多利(Frito-Lay)速食公司想推廣自家產品奇多(cheetos)的市場。這個有起司味道的零食,是孩子的最愛,卻是營養師最討厭的東西。菲多利公司想把奇多打進成人市場,所以雇請一家神經市場學的公司,去調查什麼可以打動成人的心,去買奇多來吃。吃袋裝的奇多會弄髒手。不過,大部分的孩子並不在乎吃到滿臉滿手黃黃黏黏的,菲多利公司想,這一點可能是大人會在乎的。
    但大腦地圖顯現出不同的故事:吃到滿臉滿手正是成人喜歡的。吸吮手指頭上的起司粉屑,啟動了大腦某個地方,明顯使這些大人重溫當個頑皮小孩的過往。有了這個訊息之後,公司就在電視上推出一系列的廣告,廣告中的成年人像孩子一樣,大把的從袋中抓起奇多,塞進嘴裡。有一個廣告,是飛機上的乘客,把奇多塞進坐在他旁邊大聲打呼的乘客鼻孔裡。另一個廣告,是一個婦女在自助洗衣店中,把一袋橘色的奇多,倒進別人白色衣服的洗衣機中。
    一般觀眾並不喜歡這種廣告,他們覺得這些是居心不良的行為。但大腦地圖顯示早期的廣告潛意識,激發正向的反應。所以,菲多利把這些廣告送上電視,賺了四千七百六十萬美元。
     
    我們從腦的十年學到了什麼
    這十年來,我們對大腦的組織和功能,得到前所未有的了解,但儘管在相對短暫的期間,有數以百萬計的研究刊登出來,然後從那時起,對運作中大腦的偵測能力,也有很大的進展,但我們對如何保持大腦的快樂、健康及工作效率,仍然所知有限。
    在對大腦的知識大爆炸的同時,我們的大腦卻好像越來越脆弱,失智症(dementia)這個年老最害怕的疾病,是公共衛生最關心的議題。而我們才剛剛開始了解,憂鬱症加諸全球富裕國家負擔的強度。
    在生命向度的另一端,我們孩子的大腦,也好像更容易受到心智健康問題的傷害:越來越多孩子被診斷出注意力缺失和自閉症。這些疾病對經濟、社會和心理上的耗費非常大。自殺現在是十大主要死亡原因,而一百年前幾乎沒有。孩童和青少年沒辦法跟大人談心這種哀傷的情況,變得越來越普遍。在這些方面的統計,腦的十年好像沒什麼作用。
    雖然有這麼新的技術可供使用,醫學對我們神經系統為什麼會失去功能,卻沒有什麼新的見解。可不可能是因為直到現在,我們都沒有去檢視餵食大腦的食物是什麼,以確定大腦每天必須有什麼基本營養,才能正常的運...
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