流行性感冒病毒的抗原漂變 (Antigenic drift)與抗原移型 (Antigenic shift)
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理陶韻婷

流行性感冒病毒的遺傳物質為8條單股 (single strand) RNA，簡寫為ss-RNA，ss-RNA與核蛋白 (nucleoprotein, NP)相結合，纏繞成核糖核蛋白體 (ribonucleoprotein, RNP)，先後由核殼蛋白層 (nucleocapsid)及基質蛋白質 (matrix protein)包覆其外，再外圍則有雙層脂膜 (lipid bilayer)圍繞，雙層脂膜又稱外套膜 (envelop)，上面有兩種重要的醣蛋白，分別為血凝素蛋白 (hemagglutinin, HA)與神經胺酸酶 (neuraminidase, NA)。血凝素蛋白能與宿主細胞膜上具有唾液酸（sialic acid，又稱 N-乙醯神經胺酸 (N-acetylneuraminic acid)的醣蛋白或醣脂結合，開啟病毒進入宿主細胞的第一步。當產生的新病毒要離開宿主細胞時，神經胺酸酶會切斷新病毒與唾液酸醣蛋白的結合而釋出，再去感染其他的宿主細胞。克流感藥物能阻斷神經胺酸酶的作用，讓新合成的病毒無法釋出去感染其他正常細胞。 Continue reading →

丹麥的無抗生素養豬典範
知識通訊評論第118期

利用抗生素促進畜產養殖生長，由來已久，卻造成對抗生素具抗藥性菌株的出現，對人類抗菌醫療帶來威脅。丹麥的無抗生素豬隻養殖成功範例，值得參考。

美國肉類與雞蛋的每公斤產出，就使用了三百毫克的抗生素。

根據估計，全球畜牧業的抗生素用量，幾乎為人類用量的兩倍。以美國為例，肉類與雞蛋的每公斤產出，就使用了三百毫克的抗生素。但是這些抗生素並非單純用於治療疾病或預防感染，在許多國家，使用抗生素是為了加速生長，然而，這卻是一個不能永續發展的模式。1940年代晚期起，許多牧農開始對畜養的家禽家畜施打抗生素，因此造成人們感染的病毒，普遍對這些抗生素產生抗藥性。

為了挽救此一危機，歐盟在2006年禁止以抗生素促進牲口增長。然而在美國，牧農仍普遍使用抗生素促進牲畜加速生長，儘管美國食品藥物管理局2012年4月發表相關聲明，但只建議牧農應該自動停止使用。

有些人認為，如果不用抗生素，農牧產業會全部垮掉，但是我在丹麥的經驗足以證明絕非如此。丹麥是世界第一的豬肉出口國，外銷量佔該國豬肉總產量的百分之九十，而且不只是禁止抗生素用於促進生長。丹麥建置一套功能強大的監視系統，追蹤並防治抗生素過量使用，全國抗生素用量因此下降。此外，丹麥明令禁止獸醫販售抗生素給牧農以牟利，但是在美國及其他大多數的歐洲國家，獸醫的此種牟利行為司空見慣。

1990年代中期開始，丹麥為產生每公斤畜產所使用的抗微生物藥劑，已減少了60%；在沒有任何禁用政策影響之前，1994年丹麥的豬肉產量增加了50%。

研究結果證實，濫用抗生素已使動物及人類身上的病株產生抗藥性。

對於想要限制畜牧業抗生素用量的國家，應可參考我和同事在丹麥所做的，再依據各國當地所需予以調整，發展出解決之道。想要控制具抗藥性細菌的生態及傳播，實非易事，為了全體動物及人類未來的健康著想，減少抗生素用量是我們應該做的。

日漸棘手問題

「獸醫販售抗生素給牧農，賺取暴利！」

我是在因緣際會之下，開始協助丹麥進行降低抗生素過量使用的計畫。時間回到1994年9月，我剛從獸醫系畢業，正在攻讀博士學位而進行牛乳腺炎及其主要病因之一「金黃色葡萄球菌」的研究，當時所接觸到讀一些資訊，感到憂慮，因而引發進一步探索的動機。在丹麥獸醫協會年會上，研究學者報告指出，獸醫開立價廉抗生素「四環黴素」（tetracycline）用於動物注射的情形益發普遍，而且由動物細胞培養出的菌株，對於該抗生素的抗藥性也同時強化。此資訊一出，引發熱列爭論，並且暴露出許多獸醫從販售抗生素給牧農中牟取暴利。

其實科學家們對於畜牧業過量使用抗生素的情形，早感到憂心。第二次世界大戰才剛結束，由於高品質飼料的缺乏，牧農就已開始使用抗生素來加速牲畜成長。雖然研究人員從未明白解釋成因，但當時實驗顯示，在動物身上施以少量抗生素，就可以加速動物的生長。

立法禁止前，獸醫開立價廉抗生素「四環黴素」用於動物注射的情形相當普遍。

既有此一加速動物成長妙法，於是很快地被全球牧農採用，到1960代初，科學家在牧場豢養的動物以及人類身上，就發現對該等抗生素具抗藥性的細菌。會有這樣的結果一點也不奇怪，因為細菌會存留在皮膚及糞肥中，很容易經由各種管道跑進肉品中，並傳遞到處理肉品的廚房流理台以及料理人員的手上。所以從1970年代起，歐洲國家開始禁止使用抗生素生長促進劑，特別是禁止使用人類治療用的抗生素。

我受到合作研究夥伴德國微生物學家維德（Wolfgang Witte）的鼓勵下，決定進行調查，是否丹麥牧農純粹為了促進生長而對動物施打抗生素，出乎我的意料之外，這竟是丹麥牧農的普遍做法。以養豬戶來說，使用在豬身上的抗生素，有三分之二是為了助長，就養雞戶而言，使用抗生素生長促進劑的比率更高達90%。

丹麥農業以事實證明，減用抗生素對雞隻產出的總公斤數毫無影響。

為了進一步了解箇中情形，我與同僚著手採集健康的雞與豬的糞便檢體，進行檢驗。在1995年1月25日，首次成功地分離出一菌株，對於其中一種抗生素生長促進劑具有抗藥性。接續研究則發現，抗生素生長促進劑安巴素（avoparcin）的使用，與抗藥性病株的廣泛出現兩者之間，有著絕對關連性。此一研究結果，促使丹麥政府禁止安巴素用於畜牧助長，很快的在1997年，歐盟全面禁止安巴素的使用。

我的研究在丹麥成為廣為談論的案例，我開始到丹麥各處參加會議，接到來自媒體及政府機構的電話訪談與詢問，一邊同時還要忙著完成博士學位。最後，我從事研究工作的哥本哈根國家獸醫實驗室主任終於說話了，他要求我全心投入對抗生素產生抗藥性的研究，包括對禁用安巴素的監測，這就造就了第一個全面性監視系統，得以監測畜牧業使用抗生素及後續影響家禽家畜健康的狀況。 Continue reading →

複雜難理的燎原森林大火
知識通訊評論第120期

近年來美國西部的森林大火更加頻繁、也更為熾烈、這與氣候變化等因素有關，也與過去勤於撲滅森林大火的人為因素相關。面對未來在氣候環境生態方面的不確定性、如何才是森林最合宜的生態、確實是棘手的難題。

二〇一一年六月二十六日星期日午後不久，強風吹倒了新墨西哥州北部傑梅茲山區的一棵白楊樹，壓在電纜線上。那一年天氣乾得很，當週氣溫又比平常高很多，結果電纜線走火引發大火，陣陣強風將火焰帶到附近濃密的樅樹跟松樹林。

在不到一小時內，待在距離聖塔菲五十五公里遠的家裡的生態學家艾倫（Craig Allen），從一封美國林務局火災控管經理寄來的電子郵件裡，得知這場大火。「我希望各位能把這場大火撲滅，」他回信寫道，「我們可不需要在傑梅茲山區再來一場森林大火。」

然而艾倫已經可以望見西邊竄起一道灰色的濃煙。到了隔天清晨，拉斯孔恰斯地區的這場大火已經燒掉一萬七千五百公頃的森林，相當於每三秒鐘就燒掉一公頃。五天後燒掉的面積增加到四萬兩千公頃，成為新墨西哥州史上最嚴重的森林大火。等到幾週後這場大火控制下來時，已經有超過六萬公頃的森林跟灌木林被燒掉，很多地方被燒得相當徹底，除了燒焦的樹幹跟塵土以外，什麼也沒留下。

對於在新墨西哥州洛斯阿拉摩斯美國地質調查局服務，研究傑梅茲山區森林三十多年的艾倫來說，發生森林大火並非意料之外的事，但是火勢蔓延的速度跟強度卻讓他始料未及。後來艾倫跟其他幾位森林科學家巡視燒燬的地區，都嚇得無言以對。從可以追溯到一六○○年的年輪火燒痕跡研判，被大火燒得精光的森林面積，使得先前幾次森林大火相形失色。艾倫說這次大火可能讓森林永遠都無法復元。

只剩焦土的森林不會留下樹木種子，不但土壤裡的營養物燒光，還會增加走山的可能性。

美國整個西部每年被大火燒掉的森林面積，過去數十年內明顯增加（詳見《烈焰愈熾》），科學家把這股趨勢歸咎於氣候暖化和乾燥，以及近一個世紀來對野火的抑制與其他的人類活動。艾倫指出在森林大火與氣候變遷交相運作之下，會將生態系統帶入新的境地，而且不只是美國西部，全世界各地皆然。就拿傑梅茲地區為例，這會使當地的黃松森林轉變成灌木林。「我們長久以來所認識的森林，正在逐漸消失當中，」艾倫說，「我們現在前途未卜，還不知道事情會變得怎樣。」

一片死寂

在拉斯孔恰斯地區發生大火十三個月後，一個晴朗的季夏日子，艾倫沿著火場南部邊緣，剛好就在班德利爾國家紀念碑外側的一處河谷漫步，這裡有錯綜複雜的峽谷，藏著許多哥倫布發現新大陸之前，建築在懸崖上的住所。除了少數灌木跟野草以外，半山腰上許多原先長有松樹跟樅樹的地方，如今棕禿禿的一片，空無一物。燒焦的鱷魚杜松樹幹，原本是可以活個好幾百年的崢嶸老木，現在卻像扭曲的手一樣斜插在地上。樹蔭只不過是個虛無縹緲的希望，地貌一片寂然，只有幾隻獵鷹在頭上盤旋。艾倫很高興還能在地上看到一些螞蟻。

這裡看起來就像死亡谷一樣乾瘠，但其實不然。這片山區一般來說，每年會降下四十公分的雨量，這在大體上氣候乾旱的美國西南部來說算很多了，理論上已經足以使森林再生，至少過去就是如此。由於森林大火燒得並不平均，通常會留下一些倖存的樹木，提供一些種子給燒掉的地區，讓森林得以再生。 Continue reading →

人不是白老鼠
中央研究院歷史語言研究所王道還助理研究員

敗血症是加護病房的頭號殺手，在我國也是女性與老人的第9大死因。 它主要是嚴重創傷（包括燒燙傷）合併感染導致的全身性發炎反應，最壞的後果是多重器官衰竭、死亡。在美國，1年有75萬個病例，死亡率大約四分之一到二分之一。

根據流行的理論，重大創傷導致多重器官衰竭，需要兩個步驟。首先，積極動員發炎反應；然後再動員抗發炎反應。在第2階段，由於身體的免疫反應受到壓制，無異為感染病原敞開門戶，因此可能導致多重器官衰竭。但是，最新的研究結果並不支持這個理論。

2011年11月，1個美國研究團隊發表研究報告，指出嚴重創傷會在白血球中造成「基因組風暴」，80%基因的表現因而改變。最大的變化發生在最初12小時之內；受壓抑的基因數量大於動員的數量。一開始，動員的基因都直接與先天免疫、辨識病原、與發炎反應有關。遭到壓抑的10大基因家族，9個與後天免疫有關。

這個研究團隊還比較了創傷病人與健康的人對於細菌內毒素的反應。研究人員並沒有發現他們白血球基因組的變化有什麼差異。此外，重大創傷病人的預後不一，有的很快就復原；有的必須在加護病房住上幾個星期；有的最後不治。但是，他們的白血球都經歷了相似的「基因組風暴」。換言之，人的身體對於創傷感染有一個固定的反應模式。

人與小鼠是不同的哺乳動物，人類對於創傷／感染的基因組反應模式與實驗室小鼠完全不同。(圖片來源：flickr用戶Steve Beger)

2013年2月初，這個團隊發表了另一篇研究報告，指出人類對於創傷／感染的基因組反應模式與實驗室小鼠完全不同。因此，實驗室小鼠不適合做為開發人類醫療用藥的模式動物(animal model)。難怪最近幾十年以小白鼠實驗開發出來的藥物幾乎都失敗了。由於美國食品藥物管理局(FDA)與全世界的科學社群，都將小白鼠視為開發人類用藥的模式動物，這一研究結論勢必引起廣泛注意，影響將極為深遠。

該團隊包括美加菁英，如美國麻省綜合醫院、史丹福大學醫學院、加拿大多倫多大學的醫師與研究人員。他們比較嚴重創傷、燒傷病人，以及健康志願者對於低劑量細菌內毒素的反應；再比較人與小鼠的反應。

首先，研究人員發現5554個人類基因的表現因創傷（或細菌內毒素）而發生顯著變化。其中4918個基因小鼠也有。接著研究人員觀察那些小鼠基因在同一情況後的變化。結果令人驚訝：小鼠的基因組反應與人類不同。而且小鼠對於創傷、燒傷、與細菌內毒素的反應彼此不同。此外，小鼠基因的反應時序也與人類不同。

這個研究提醒了我們1個卑之無甚高論的常識：人與小鼠是不同的哺乳動物。人屬於靈長目；實驗室小鼠屬於嚙齒目；靈長目與嚙齒目已分別演化了至少6,000萬年以上。除了形態上的差異，靈長目與嚙齒目動物的生命周期也有巨大差異。在身體的防衛系統上，當然可能演化出不同的策略。例如人與鼠應付細菌內毒素的能力就大不相同：小鼠的致死量可達人類的100萬倍以上。因此人與小鼠對於嚴重創傷有不同的基因組反應，毋寧是意料中事。 Continue reading →

壓力：復原之本
知識通訊評論第121期

創傷後壓力症候群

許多人在生活中遭遇重大打擊，造成創傷後壓力症候群，這些人中一部分能康復重生，有些卻終生走不出困境。研究發現，事件後的社會關懷，對受創者的復元至關重要，不過先天經驗所留下的烙印，也是受創者能否復元的關鍵因素。

一九八六年一月一個寒冷的夜晚，伊柏（Elizabeth Ebaugh）抱著一袋食品雜物，走過華府市郊一個購物商場僻靜的停車場。她坐進車中，將購買的雜物擺放到空座位，要關車門時，發現一名削瘦、不修邊幅的男子以手擋門，手中還握了把長刀。對方強迫她挪位到鄰座，自己坐上駕駛座。

男子漫無目的沿著鄉間道路行駛，嘴裡咒罵著女友不忠，坐牢的日子難熬。悲劇發生時，伊柏是三十歲的心理治療師。她以自己受過的訓練，試圖平息男子怒火，想討還她的自由。但是驅車數小時，數度停車後，男子帶她到一家汽車旅館，看了色情電影，強暴了她。接著，他再逼她上車。

她懇求對方讓她離去，他承諾會。約是清晨兩點，他將車停在一座橋上，喚她下車，她以為終獲自由，詎料對方示意她從橋上跳下。伊柏回憶說，「我想，就在那時，我整個人的系統不聽使喚。」經過一夜的恐懼與折騰，她昏厥過去。如自由落體般墜落時，伊柏幡然醒來。對方將癱軟和上了手銬的她扔下橋，約四層樓高的橋下是一個河水水庫。身體一接觸到冰冷水面，伊柏設法讓自己臉面朝上，不斷踢水。她說，「當時，我身體的每一部分都告訴我，我一定過得了這關。」

有伊柏那晚恐怖、身心飽嘗虐待經歷的人不多，但是面對極端壓力，卻是一般人經常經歷的場景。在美國，估計高達五至到六成的人曾在人生的某個時間點，遭逢創傷性的打擊，可能是戰場、暴力攻擊、重大車禍或天災。急性壓力會觸發強烈的生理反應，並在大腦迴路中，將恐懼感與發生的事件牢牢連結。這種恐怖連結如果長達月餘未消，約百分之八的創傷受害者即會出現創傷後壓力症候群（post-traumatic stress disorder，PTSD）。診斷PTSD的三個主要標準分別是恐怖記憶周而復始浮現，拒絕接觸可能觸發記憶的任何事物，以及有如驚弓之鳥。

伊柏遇襲數月後，經診斷罹患了PTSD。但在朋友、心理學家和精神治療下恢復健康。如今事隔五年，她不再有任何PTSD症狀，開設了私人診所，結婚並育有一子。

急性壓力會觸發強烈的生理反應，並在大腦迴路中，將恐懼感與發生的事件牢牢連結。

約有三分之二的PTSD患者最終能夠復原。馬里蘭州美國軍醫大學創傷壓力研究中心主任烏桑諾（Robert Ursano）說，「絕大多數的人，其實都能勇於面對可怕的壓力和創傷。」烏桑諾和其他研究人員想知道的是，人的精神力量從何而來。他問道，「一個人如何知道精神的復元力量？」

一九七○年代以來，科學家已知，數個社會心理因素有助病患從創傷復元，如強大的社會網路、回憶、面對恐懼，以及樂觀看待未來。現今科學家亟於探索的，則是它的生物因素。科學家發現，人類和動物罹患PTSD的機率，與特定的基因突變有關。另有科學家團體則主要研究復元過程中身體與大腦的改變，以及心理干預為何有時會失敗。科學家希望這項研究能帶來能提高復元能力的治療。

自然反應

雖然沒有人完全知道，伊柏遭遇攻擊時心理發生何種變化，科學家對她的身體變化已有若干看瞭解。伊柏一見攻擊者和他的刀子，腦垂體即開始向她腎臟上方的腎上腺發出訊號，指示開始大量釋出壓力荷爾蒙如腎上腺素和皮質醇。同時，脈搏也跟著加快，血壓上升，汗珠開始在皮膚上形成。伊柏的感官變得銳利，神經迴路形成強烈記憶，因此，未來若再遭遇同一威脅，她會憶起這項恐懼與逃離。

這種不幸遭遇的影響是深遠的。綁架後的第一週，伊柏說，「我覺得像個嬰兒，必須有人擁抱，或至少有人陪伴。」她不斷顫抖、如驚弓之鳥，心中除了恐懼別無其他，無法再靠近那家商場。

幾乎所有的創傷受害人，都會出現某種程度的PTSD症狀。很多經診斷患有PTSD的人，其後出現嚴重憂鬱、藥物濫用或自殺念頭。PTSD可能帶來可怕的致命後果。二○○五年至二○○九年，隨著遠赴伊拉克和阿富汗多次部署的美軍增多，美國陸軍和陸戰隊的自殺率幾乎翻倍。 Continue reading →

城市之疾
知識通訊評論第121期

在居住城市人口大幅增加的趨勢中，精神疾病人數也快速成長，心裡學家懷疑，城市生活的壓力是背後的主因。現在他們利用新的定位及通訊技術，瞭解城市住民面對不同壓力情境的及時反應，以便釐清問題。

坎伯威爾是倫敦南邊一個商業活動頻繁、人潮熙來攘往的區域，當地國民健康局從一九六五年起，開始進行一項不尋常的長期調查，對該區居民診斷出罹患思覺失調症、憂鬱症、躁狂抑鬱症或有任何其他精神異常狀況的每一個案歷年發展情況，逐案追蹤記錄。經過數十年後，心理學家回顧這些完整歷史紀錄，意外發現端倪：從一九六五年到一九九七年間，當地居民罹患思覺失調症的人口竟然成長了差不多一倍，從每十萬居民中患病人數的十一個，增加到二十三個，大大超越同期間整體人口的平均成長率。這個數據撩起許多研究學者心中疑問：都市生活的壓力，是否造成罹患思覺失調症及其他心理疾病的機率大增？

這是現今人類面臨的迫切問題。回想一九五○年，全球只有不到三分之一人口住在城市，但時至今日，因為城市提供的發展前景與工作機會，全球已有半數人口住在都市。心理性疾病已成為影響全球人類的第二大疾病，僅次於傳染性疾病，雖然全球統計數據尚未顯示心理疾病的發病情形巨幅上升，但是相關醫療成本持續增加。以德國為例，人們因精神疾病請假的次數，在二○○○年到二○一○年間，成長了一倍；在北美洲，無法上工而請假的情形，估計有幾近百分之四十與憂鬱有關。在倫敦精神病學研究所並主持坎伯威爾研究計畫的波伊戴爾（Jane Boydell）表示，「統計數據顯示，城市生活會讓人生病。」

由許多城市軼聞來看，城市、壓力和心理健康之間具有關聯性，有其道理。心理學家早就知道，壓力會引發心理異常，而大家也都認同，現代城市生活充滿壓力。城市居民生活在噪音、犯罪充斥的環境，周遭有貧民窟，街道行人雜沓，因此比郊區居民面對更大的精神壓力。上班族則抱怨，他們愈來愈被要求在更短的時間內完成更多工作，這樣只增不減的要求，讓他們壓力好大。

但是此種論點尚未經廣泛驗證。原因是像「城市環境」有十分複雜的層面，要檢視其對人類大腦的影響，相當困難。此外，許多發展中的城市有外來移民，新移民因社交孤立更容易發生心理疾病，讓情況益增複雜。

都市生活的壓力，是否造成罹患心理疾病的機率大增？

現在有些科學家試圖正面來處理這個問題，利用功能性腦部造影及數位追蹤技術，觀察城市居民及市郊居民在面對壓力情境時，大腦處理方式有何不同。德國曼海姆中央心理健康研究所所長梅爾林登柏格（Andreas Meyer-Lindenberg）指出，「的確，城市生活的壓力，是一個很廣泛、不易理出頭緒的概念，但我相信至少可以觀察城市居民的大腦，看看是否有什麼不同的反應」。如果科學家可以找出城市生活的那一個方面，是最令人感到壓力的話，或許這還有助於改善城市的規畫與設計。

梅爾林登柏格表示，「每個人都希望居住在美麗的城市，但是何謂美麗的城市，沒人能說得準。是擁有寬闊的街道？或者是有更高的建築？還是有更多的樹木？建築師提出了許多理論，但是此種計畫，可以給建構城市的規範提供一個科學基礎。」

從改革的角度考量，對於生理壓力有所反應，絕對是一件好事：因為有助於哺乳動物在競爭的環境中存活。動物在面對威脅，不論對象是掠食者、稀少的糧食供給或是進攻的敵人，都會啟動自身體內皮質醇或腎上腺素等荷爾蒙的分泌，進而提升血液中糖份濃度，並重新將血流傳送到肌肉及肺部，對於所面臨的威脅，可以奔跑逃離、展開獵食或進行反擊。

「此種計畫，可以給建構城市的規範提供一個科學基礎。」

但是壓力反應啟動後若不能停止，就會發生問題。壓力引發的荷爾蒙分泌如果濃度太高或持續太久，會造成血壓上升並降低免疫系統功能。雖然箇中機制未明，但科學家同意，嚴重或長期持續的壓力，會提高罹患精神疾病的機率，對於基因本就具有易患病的特質，以及腦部尚在發育階段就面臨壓力的人而言，更是如此。理論上，城市生活中永無止境的挑戰，會造成具殺傷力的壓力，有些人擔心最後將造成全球精神疾病案例的增加。

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腦神經的無用之用
知識通訊評論第120期

神經科學近年的主流思維，是探索人類某些工作與腦部某些活動的關聯性。但是腦部即使在不工作的休息狀態，也保持著一定活動的事實，不但挑戰了工作與腦部活動關聯的主流思維，也深刻顯現出人類腦部機制的複雜性。

對於自願參加實驗者來說，腦部掃描實驗並不是件輕鬆的差事。研究人員通常會要求受測者要做點什麼事情；比方說解數學題、尋找記憶中看過的臉孔或是想著最喜歡的政治領袖，同時觀察他們做這些事情時的腦部反應。

休息狀態大腦活動，可以整合從正常活動中累積的記憶或吸收的資訊。

但過去幾年間，有些研究人員已開始認為無須全然遵循此種研究標準程序。雖然受測者仍要躺在功能性磁振造影（fMRI）掃描器中，但研究人員會要求受測者試著放空心思，目的是要看看大腦閒置時，會發生什麼狀況。結果卻是，有很多事情發生。

大腦中有些迴路必須一直保持活動狀態，因為他們控制著人體的自律功能，像是呼吸及心跳等。但在人類思索伙食採買清單、重新處理對話及只是做白日夢時，大腦的其他大部分區域仍持續工作。大腦如此活動型態，一般稱之為休息狀態，神經科學家已經找到證據，顯示在此狀態下和從事活動狀態下的腦部神經網路，看起來非常相似。

如果有任何指標可以衡量休息狀態中腦部使用能量的數量，就可突顯出休息狀態活動的重要性。在休息狀態中腦部的血流量，比在腦部從事活動實驗中，通常只少了百分之五到百分之十。研究休息狀態的大腦應有助於找出積極活動的大腦是如何運作。研究休息狀態神經網路，有利於比對出大腦的內在連結，例如解讀大腦不同區域之間，那些區域常有互相對話的情形，人類罹患疾病時，這些對話模式又會有何種差異。

但是所有大腦的活動究竟為何產生？若要神經科學家，即使是專門研究休息狀態的神經科學家回答這個問題，他們之中許多人的反應，會是搖頭嘆息或聳肩表達不知道答案。加拿大蒙特婁市麥吉爾大學腦部影像專家舒繆爾（Amir Shmuel）表示，「有關這方面的研究，我們還在初始階段，大部分的論點僅只是假說」。休息狀態大腦活動，可能會讓連結在大腦不用時持續運作。又或者休息狀態大腦活動，可能有助於支持大腦對未來刺激產生反應，或者是維持通常會合作完成一件工作的大腦不同區域間的連繫。休息狀態大腦活動，甚至可以整合從正常活動中累積的記憶或吸收的資訊。

史丹福大學神經科學家葛瑞休斯（Michael Greicius）指出，「對於休息狀態大腦活動的研究，各界躍躍欲試殷殷企盼，但是這方面的基礎知識卻很貧乏」。

保持活動性

依據一九九○年代中期進行的一系列實驗結果，首次結論大腦從來不會真正休息。密爾瓦基威斯康辛醫學院博士生畢斯瓦爾（Bharat Biswal） ，曾試著找出能夠鑑別及排除fMRI掃描產生背景訊號的方法，希望藉此提升對所得到訊號的解讀力。畢斯瓦爾目前在紐澤西理工學院擔任生物醫學工程師，他表示，「我們原來假設這些訊號都是雜訊。」但是他觀察受測者休息狀態接受掃描的訊號，卻顯示與平常一樣、低度波動頻率的腦波擾動。畢斯瓦爾的實驗認為那些擾動是神經元活動所造成。

在研究大腦休息狀態活動的早期，有些人認為已有了重大發現。葛瑞休斯表示，「我第一次研究這些網路時，我十分確信我們已經開始解答有關人類意識的一連串迷團，而且這是一個即時、持續進行的認知過程。但是，我很快就領悟到這種看法是錯誤的」。後續研究顯示，在像是睡眠或麻醉等其他狀態下，活動的神經網路也會出現，所以這些網路活動不必然與認知過程相關。 Continue reading →

老爸爸的遺傳風險
知識通訊評論第119期

遺傳學研究發現，許多遺傳突變，來自父親的因素多過母親，尤其是年紀大得多的父親，他的小孩有基因突變疾症的機會，似乎也高些。

早在一九三○年代，基因研究先趨者霍丹（J. B. S. Haldane）已發現有長遠血友病病史的家族，其基因遺傳具有某種特性，造成女兒血液無法凝固的突變問題基因，是來自父親的X染色體，而不是來自母親的X染色體。霍丹接著並提出論點，認為比起從母親，小孩從父親身上遺傳更多的突變因子，不過他承認，未來許多年，要證明或反駁該論點的是否正確可能都很困難」。

但是隨著科學研究的進步，這樣的一天已經來到；數十個冰島家族成員的完整基因排序資訊，正是霍丹之前無法找到的證據。另一方面，一篇在《自然》期刊發表的論文指出，父親生小孩的年齡，會決定遺傳給小孩突變基因的多寡。男人在三十多歲、四十多歲甚或更高年紀才生小孩，小孩有更高的機率罹患自閉症、思覺失調症或其他與基因突變相關新種疾病。基因研究知名作家暨基因解碼公司（deCODE Genetics）執行長史帝文森（Kári Stefánsson）表示，「遺傳到的突變基因愈多，愈有可能發生害處」。

在DNA結構定序以前，霍丹已從事多年研究，現在看來，他所提出突變基因多遺傳自父親的論點，是正確的。精子係經由前趨細胞的不斷分裂而製造出來的，而每次分裂都會引發新突變。相反的，女人出生時，已帶著她一生所有的卵子細胞。

男人高齡才生小孩，下一代罹患自閉症、思覺失調症或其他與基因突變相關新種疾病的機率也較高。父親生小孩的年齡，會決定遺傳給小孩突變基因的多寡。

史帝文森的公司紀錄了大部分冰島人的基因資訊，該公司比對了七十八組母親、父親及小孩的完整基因排序，試圖找出小孩的基因突變未出現在父母雙方身上的案例，如果能找到，意謂著該基因突變是在卵子、精子或受精卵誕生時自發產生的。這是到目前為止，針對核心家族基因突變遺傳最大規模的研究。

父親遺傳給小孩的新突變基因，數量是母親遺傳給小孩的四倍，平均而言是五十五比十四。父親的年紀，幾乎可決定遺傳給小孩新突變基因的數量多寡，隨著父親年紀增加，遺傳給小孩的新突變基因數，呈指數關係成長。根據史帝文森團隊的估計，三十六歲的男人比起二十歲的男人，前者遺傳給小孩的突變基因數是後者的兩倍，若七十歲才當父親，則遺傳的突變基因數更高達八倍。

研究人員估算，二○一一年在冰島出生的嬰兒，身上有七十個新突變基因，在一九八○年嬰兒出生時則只有六十個新突變基因。 Continue reading →