雜談突觸可塑性（下）

雜談突觸可塑性（下）(Synaptic Plasticity II)
國立臺灣大學生命科學系碩士 謝秉男

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四、可塑性的機制：天時地利人和

對此，欲探討突觸可塑性的機制，可由下列幾大要素出發：

（一） 突觸前神經元相關。如圖三左下所示，我們知道當動作電位傳到軸突末端 (axon terminal) 時會激發鈣離子通道，使鈣離子進入細胞內，促使釋放囊泡裡頭的神經傳導物質。因此可能機制包含：(1) 鈣離子通透程度；(2) 囊泡釋放機率的增減；(3) 回收神經傳導物質能力的增減。 

圖三、突觸可塑性之可能機制示意圖。（作者謝秉男自繪）

（二） 突觸後神經元相關。如圖三右下所示。我們知道神經傳導物質釋放後將會與相對應的受器 (receptor) 結合，並隨之開啟離子通道。以前段提及的麩胺酸 (glutamate) 為例，其受器主要包含 AMPA 受器與 NMDA 受器兩大類。 AMPA 受器會使鈉離子通透，NMDA 受器則可以讓鈉離子與鈣離子皆通透，使突觸後神經元去極化。其中，鈣離子進入突觸後神經元後，如圖三所示，透過複雜的訊息傳遞鏈，可能與 CaMKII, ERK, PKA, PKC, CREB 這幾種蛋白質相關，最後使細胞膜上受器增加，造成長期增益現象 (LTP)。其中，複雜的次級訊息傳遞鏈的變化，當中訊息路徑的增減，都可能導致原本針對 X 刺激的 100％ 反應量發生變化，可能變成 150% 反應量，可能變成 50% 反應量，儘管其他外在條件都沒有改變。

（三） 時間因素。”Fire together, wire together.” 是常被神經科學家們用來解釋可塑性的一句格言，意思是一起激發動作電位的細胞們，自然就會連結在一起。神經元有如此特性，其實人們也是如此物以類聚，若是頻率合調，自然地就會成為夥伴，產生新的連結關係。如下圖四所示，左右兩邊是同樣的連結關係，一個突觸後神經元接收同樣強度的三條興奮型刺激（1, 2, 3 號）。左圖情境為三個刺激誘發時間不同，因此疊加反應（sum, 紅色）平平；右圖為一理想情況，三個刺激誘發時間完全相同，因此疊加反應就得以超越既有的閾值 (threshold)，可能引起鈣離子流入細胞內，進而產生可塑性。

然而，以上僅論及一組神經元的關係，但通常一個神經元會接收不只一個訊息，如圖四所示，若是將三條訊息增加成十條訊息，而且裡頭有興奮與抑制性突觸，那麼其交互作用將會非常複雜與多元。事實上，突觸可塑性並非全是好事，像是慢性疼痛就已被認為與突觸可塑性相關，因此了解不同情況下的可塑性機制，才有辦法制定出相對應的解決方案，也有助於深入了解記憶形成機制或是其他相關的知識。

圖四、突觸可塑性的時間因素。（作者謝秉男自繪）

五、反思突觸可塑性與生活

由於人類目前對於大腦的認識仍十分有限，本文僅能逐步拆解問題，供讀者們梳理問題的思路以及認識這個問題的本質。行文至此僅解釋了既有連結關係的強化或衰減，但連結關係的新生與裁剪也是可能的，這通常在幼兒期與青春期時發生，待關鍵時期過後，連結關係就大致固定了。必須強調的是，過了關鍵期並不會喪失可塑性，訊息的傳遞過程仍持續地進行修飾與整合，這好比是練習大隊接力的精華就在於協調前後棒次的關係，其目的是讓訊息傳遞變得更加順暢，這跟我們練習樂器和學習騎車的道理是一致的：保留那些有益的動作，去除那些多餘的動作。

最後談生活與突觸可塑性的關係。網際網路讓人們得以更廣泛且有效的連結，就好比神經元之間的連結一般，使得我們的生活經驗就和大腦一樣具有可塑性。以臉書為例，我們普遍有數百個好友，但可能因為按了不同的讚與不同的互動關係，於是透過演算法逐漸讓我們總是只能看到特定好友的動態更新，這就是長期增益現象 (LTP)；另一方面，有些儘管關係並未解除的好友，但他們的消息始終不會出現在牆上，我們之間的關係就已經弱化到好比消失一般，這就是 長期抑制現象 (LTD)。如此，我們物以類聚同仇敵愾，戴上玫瑰色的眼鏡，傾向看到那些我們想看到的事物，在同溫層內取暖，信者恆信，不信者恆不信，LTP / LTD 這樣特性有時反而使人固化既有的意識型態，這是我們必須警戒的。

世界上唯一不變的就是變，突觸可塑性使人可以一直都在變化以因應外在的各種挑戰，讓我們能夠有更多的同理心，永遠都有機會改變。

參考文獻

1. Bear, M. F., Conners, B. W., & Paradisco, M. A. (2001). Neuroscience: Exploring the brain, Chapter 5, 6, 25. Lippincott Williams & Wilkins.
2. Wilson, E. O. (1998). Consilience: the unity of knowledge, Chapter 6. New York: Vintage.