B4科學周報假日報

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中華民國97年11月2日／星期日 中國時報／中央大學主辦•行政院國科會科普傳播補助案

磁振造影新發展 讀心兼測謊

▲太空站中的太空人因長期生活在無重力太空中，生理時鐘如何適應是大問題。圖為美國太空總署公布的國際太空站中，

太空人生活情形。 （美聯社）

　張翠芬／專題報導

　幾世紀以來，腦神經科學家不斷努

力，想一窺人腦奧秘。科學研究顯示

，磁振造影等技術不但已運用在癲癇

、腦瘤臨床的診斷治療，未來甚至能

用來「測謊」，窺探別人心思，讓心

底的秘密無所遁形。

　陽明大學腦科學研究所教授及腦科

學研究中心主任謝仁俊在本報與中央

大學舉辦「遇見科學」系列演講中，

以「透視人腦的奧祕：生老病死之腦

、心與意識」為主題，發表精采的演

講。

　「看到」人類如何運用心智功能

，一直是科學家的夢想，國內外也投

注了大量心力研究腦科學。謝仁俊指

出，1980年代中期，腦造影技術有了

突破性發展，1991年到2000年可稱為

腦研究的10年（the decade of the

brain）；甚至有學者宣稱21世紀是

腦研究世紀（the century of the

brain）。

利用腦部磁場變化測得訊號

　過去，科學家想要了解大腦功

能，必須侵入性剖開動物的腦，或

是等腦傷病人死亡後解剖。現在，

人類開始有能力以新的科技，研究

人類大腦神經網路活性與結構，透

視腦和行為心智之間的關係。其中

，最大的突破就是非侵入式的腦造

影技術，例如，功能性磁振造影（

functional Magnetic Resonance

I m a g i n g； f M R I）、腦磁波（

Magnetoencephalography；MEG）等

。

　腦造影技術如何掌握腦部活動？腦

部神經元活動時需要消耗能量，功能

磁振造影正是運用這項原理，利用腦

部神經元活動時，區域局部血流量增

加，偵測病患執行不同工作或感官刺

激時的血流變化，再藉影像及統計模

式，計算出腦功能區域的位置。

　另外，不同的大腦區位進行不同認

知活動時，產生的電位及磁場變化，

會在腦部呈現不同的強度及分布，腦

磁波就是藉此量測腦部的訊號變化。

　臨床上，功能性磁振造影主要是定

位大腦各種高空間解析度的功能區座

標，提供神經外科手術決策重要醫學

資訊，腦磁波則提供精確的腦神經毫

秒時間解析度的動態訊號，兩者檢查

結合，是精準偵測疾病與研究人腦功

能的利器。

透過造影圖判別話語真實性

　謝仁俊指出，過去經常有病患因為

腦瘤、血管畸形或癲癇等疾病，須接

受腦部手術，但術後出現行動不便、

語言失能、喪失記憶等後遺症。為避

免大腦受到「醫源性」的傷害，開刀

前，運用功能性腦造影技術標定重要

的腦功能區域，可將手術的後遺症降

至最低。

　例如，癲癇肇因於腦部神經細胞不

正常放電，同時有腦電位及腦磁場的

科學

英聞

科學

英聞科學

英聞

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英英英英聞聞聞聞王道還

虛擬太空站 電腦變身治療師 B O S T O N - Yo u r w o r k i s dangerous and your co-workers rely on you to stay alive. But you can never get far from those colleagues. You can’ t see your fami ly for months, even years. The food isn’t great. And forget stepping out for some fresh air. No wonder the adventure of space fl ight can also be stressful, isolating and depressing. So scient ists are working on giving a computer the ability to offer some of the understanding guidance — if not all the warmth — of a human therapist, before psychological problems or interpersonal conflicts compromise a mission. Clinical tests on the four-year, $1.74 million project for NASA, called the Virtual Space Station, are expected to begin in the Boston area by next month.(AP)

譯文

　你的工作很危險，你的工作夥伴能

否活命都要靠你。但是，你無法離那

些同事遠遠的。你幾個月見不著家人

，搞不好幾年都見不著。吃得又不好

，更別想出去透透氣。

　難怪上太空探險教人覺得壓力大、

與世隔絕、鬱悶。因此科學家正在設

法讓電腦能夠像治療師一樣，提供某

種通情達理的――即使毫無溫情――

指引，免得心理問題或人際衝突危及

太空任務。

　這個計畫叫做「虛擬太空站」，由

美國太空總署委託，費時4年、耗資

174萬美元。臨床實驗預定下個月在

波士頓地區開始實施。（美聯社）

單字

rely on （動詞片語）依賴

no wonder 難怪

adventure n. 冒險

space flight 上太空的飛行；飛上太

空

stressful adj. 造成壓力的

isolating adj. 與世隔絕的

depressing adj. 教人覺得灰心喪志

understanding adj. 通情達理的

interpersonal conflicts 人與人的衝

突

compromise v. 妥協，折衷；危及

clinical tests 臨床實驗

說明

　太空站上的生活與以往的太空任務

完全不同。1969年阿姆斯壯登月，停

留不到1天。太空站就不同了，太空

人必須在與世隔絕的情境中生活至少

幾個月，忍受無重力環境的一切不便

，體內的生物韻律也受擾，睡眠週期

大亂。太空人如何維持健康的心理狀

態，成了一大問題。因此，美國太空

總署委託專家設計電腦程式，協助太

空人處理情緒問題。研究團隊請教了

29位有經驗的太空人，會同心理治療

師製做了「虛擬太空站」。

　有人懷疑人與電腦互動，不如人與

人互動來得溫暖。不過許多人基於自

尊、自傲，明知需要協助，也不願主

動向專家求助；與電腦互動，反而讓

人自在些。此外，還有更為實際的考

量。如果送人到火星，4億公里的距

離使得太空人與治療師根本無法以無

線電溝通，因為每一對答，都要花80

分鐘才能完成。

人腦精密 分6層52區　成人的大腦重量約3磅，即1.3公斤

左右，包含1000多億個神經元，好幾

千萬倍的突觸，世界上沒有任何先進

電腦的容量與功能，可和大腦比擬。

　人類身為萬物之靈，關鍵在於腦部

細胞與細胞間神經突觸連結通暢。神

經元是人類獨一無二的意識心智表現

與學習的發源地，曾有學者估計，人

每天會因耗損、退化、不使用而流失

1萬至10萬個腦細胞，但我們仍有足

夠的腦細胞可用。

　大腦皮質從內到外共有6層，布德

曼（Korbinian Brodmann）依解剖組

織分化的程度來分類，將腦分為52個

區，現在已能正確指出大腦皮質有關

隨意運動、觸痛等體感覺、聽覺、視

覺、嗅覺、味覺，及處理和判斷輸入

訊息各種認知與情感活動的位置。（

諮詢：陽明大學腦科學研究所教授謝

仁俊，張翠芬整理）

禪定有益健康

每天打坐 7年看病支出少50%　張翠芬／台北報導

　打坐、冥想除了能修身養性，還能

讓人更健康！根據國外針對冥想靜思

修行者，進行長期的追蹤研究發現，

打坐禪定會改變大腦心智運作，發揮

安定情緒的功效，進而大幅減少就醫

支出及心臟疾病發生率。

　陽明大學腦科學研究所教授謝仁俊

指出，國外有不少對大腦的研究，發

現西藏喇嘛修行者進入深度禪定境界

時，或聖方濟的修女於特殊的禱告狀

態時，大腦特殊部位會在某種程度，

讓身體與自我及外在分際的知覺消失

。正如佛家所說的「無相無我，與宇

宙合而為一」。

　國外學者曾對冥想靜坐做長期追蹤

，發現經年每天固定打坐冥想，估計

7年可減少醫療保險支出50%以上，心

臟疾病的醫療支出可降低87%，顯見

打坐冥想確實有益身心健康。

變化。台北榮總引進的腦磁波儀能偵

測腦磁場，能記錄、分析腦磁波，找

到主要病兆區，讓許多原本無法確認

放電源頭的癲癇患者，得以順利進行

手術治療。

　除了臨床上的運用，科學家也開始

將腦造影技術運用在其他領域，宛如

科技「讀心機」。醫學界利用磁振造

影技術，掃描腦部各區域活躍的程度

，用來判別受測者話語的真實性，準

確度比一般測謊器更高。

　謝仁俊表示，測謊器主要是偵側身

體自主神經興奮時的膚電改變，及血

壓、呼吸等，配合特殊安排設計的問

題，推論受試者有無說謊。但仍有方

法可以欺騙儀器，誤導事實。

比起測脈膊更準確反映思想

　腦電波、腦磁波、功能性磁振造影

則是記錄大腦中是否出現「衝突反應

」，說謊時腦有好幾個區域較活躍，

包括大腦前扣帶皮質和前額葉皮質，

都與衝突抑制反應調控有關。

　人是否說謊，很難逃過腦造影科技

的「法眼」，因為，大腦產生的造影

圖，比脈膊、膚電反應、呼吸的快慢

等訊號，更能真實反映腦中的思想；

印度最近以腦電波運用在罪犯偵測，

並獲法庭採認。

　或許有朝一日，造影科技將成為最

流行的測謊器―「讀心機」可大量運

用在不同領域，包括：結婚前，檢測

兩人是否真誠相愛、刑事犯罪的破案

指引…，甚至成為投資的熱門商品。

在新方法新科技的突破下，人類腦功

能研究將進入什麼樣的新紀元，令人

期待！

太空生活 考驗身心

　另外，日本國家生理科學院1位神

經內科醫師，曾以1位修習瑜伽長達

38年的瑜伽師為實驗對象，以雷射光

束給予他的手與腳背疼痛刺激，同時

做腦功能造影研究。結果，瑜伽師進

入冥想境界後，意識清楚，但腦部疼

痛網路被調控抑制，竟然完全不覺得

痛。

　謝仁俊說，西方腦神經醫學權威奧

斯汀教授寫了1本《禪與腦》，書中

指出，禪的訓練其實就是腦與心的訓

練，打坐時強烈的專注，對大腦可達

到高層次的喚醒，調控多巴胺、正腎

上腺素、血清素等物質在最佳狀態，

達到明心見性的境界。

　腦的顳葉部分掌管情緒與記憶，禪

坐也可以讓腦安靜下來，讓大腦更有

效率的運作，專注力、直覺力也更敏

銳。現代人壓力太大，心情浮躁，打

坐可紓解身心壓力，安定情緒，改善

睡眠品質。

小檔案

▲ 大腦分為

52區，分別

掌管視覺、

聽覺、嗅覺

等功能。（

謝仁俊教授

提供）

拉小提琴時的大腦各部位分工圖

▲運動區負責

手拉弦的動作

協調。

▲

觸覺區掌控

指尖的靈敏觸

感。

▲聽覺區負責

耳朵接收音樂

旋律。

▲

視覺區

掌管雙眼

視力。

（謝仁俊教授提供）

手運動皮質區