失序的腦：腦功能受損所引起的病症

大腦故障時，會發生什麼事？

大腦能做的事相當驚人，它決定了我們的思考方式、感覺和行為。我們往往沒有意識到，我們之所以能體驗人生，就是因為有大腦這個核心。那麼，當大腦迴路受損時會發生什麼事呢？對我們的行為和人格又會產生什麼影響？

從帕金森氏症到妥瑞氏症、從憂鬱症到精神病，本書介紹了生活中的生物心理學，探討大腦功能受損所產生的病症，一併揭示大腦功能的奧祕。作者以神經外科的奇聞軼事和真實病例為輔，帶您認識大腦損壞時會有什麼驚人，甚至奇特的後果。

伊恩．米契爾（Ian Mitchell）
英國伯明罕大學心理學院高級講師。發表過有關帕金森氏症的神經生物學多樣性、細胞程序性死亡、社會認知與精神病神經生物學的文章百餘篇。

【譯者簡介】

洪瑞璘
臺灣大學社會工作學系畢業。因為喜歡與人相處而擔任企業公關、行銷企劃、企業顧問與企業講師等職業；因為好奇心旺盛而以英文為工具，跟世界接軌，筆譯口譯，以做知識的橋梁為職志。譯作涵蓋行銷、企業管理、人力資源、色彩、時尚、醫學、法律、童書等產業之普羅大眾讀本或大專院校教科書。

推薦序

梁庚辰（臺大心理系特聘教授）

《失序的腦》這本書旨在向大眾傳播神經科學的知識。半世紀前在美國加州大學爾灣分校神經學家裘若德教授（Prof. Ralph Waldo Gerald）的主導下，上百位志同道合學者以探討神經運作為宗旨，成立了美國神經科學學會（Society for Neuroscience）。五十年來（1969～2019）這個學會已成功發展為一個近四萬會員學術團體，而神經科學也成為二十一世紀最受矚目的跨領域學科。這個新興學科蓬勃興盛的主因，是它企圖揭開人身最複雜的一個器官—腦—的奧祕，而這個奧祕的核心在於物質的腦如何支援非物質的心靈運作，這個聯繫物質與精神的問題，曾被發現DNA結構的學者克拉克（Francis Crick）視為「亟需人類探索的最後一個未知疆域」。這問題想必也是裘若德於推動該學會時念茲在茲的，因為他最為後世稱道的兩項研究成果，一是發明並使用玻璃電極記錄神經細胞的電生理活動，成為現代了解神經運作的關鍵技術；二是在動物身上發現了記憶穩固需要時間，為兩位德國心理學家（Georg Elias Müller與Alfons Pilzecker）在該世紀初的行為實驗結果，以及一位加拿大心理學家海伯（Donald O. Hebb）在1949年所創的記憶理論提供了第一項神經科學證據。裘若德教授也曾促成該校建立了美國第一個以研究神經與心智互動命名的系Department of Psychobiology（後更名為Department of Neurobiology and Behavior），該系至今仍保有裘若德紀念書室（Gerald Room）。

神經科學正式建立迄今，其理論與實徵研究涵蓋了從微觀的分子細胞到鉅觀的心智行為層次，它引人入勝之處在於企圖解決三個關鍵的問題：一是腦部運作與心智活動的關係如何，此即所謂的「身心問題」（mind-body problem）；二是如果兩者有關，則神經系統如何分工以與各心智特質互動，而結構與功能的差異是否彼此呼應，此即「功能定位問題」（functional localization problem）；三是若兩者的分化及差異對應存在，則其來源究竟是天賦遺傳或環境經驗，此即「先天或後天問題」（nature vs. nurture problem）。過去五十年來，神經科學在解答這三個問題上相當努力，雖然過程時有迂迴曲折，但獲得的知識正逐步地快速累積，且不斷地朝向專業分化的方向邁進。在今天的神經科學領域中，幾乎已經很難找到如裘若德當年那一輩的通才神經科學家，具有綜觀全局的能力與視野，這似乎是一個學科進展難以避免的趨勢。然而神經科學是一個跨領域的學科，其成功在於了解並整合自身及其外的關鍵知識。因此神經科學學會的創立宗旨，除推動神經科學各領域的研究與教育之外，也十分在意向社會傳播整合性的神經科學知識。因為唯有當眾人能夠了解一個新興領域的不同面向以及它們對於自身的可能造成的衝擊時，學術成果才能夠真正的深植人心；不僅對領域內的學者專家如此，對初入門學子乃至於一般社會大眾更是如此。

一個學術領域的興盛，根本的動力來自滿足人類求知欲望與解決生活實際問題兩端。前者可以推動學者專家們焚膏繼晷地工作，而後者卻為一般大眾所熱切期待。這本書的撰寫，就是為了將專家鑽研的神經科學知識用淺顯易懂的方式介紹給一般大眾。許多介紹腦與心智關係的科普書籍，常從神經系統的基本結構講起，再擴及其生理與化學的運作機制，然後討論它們如何支援行為功能，最後才談到當這些結構功能崩解時產生的種種行為改變以及可能的矯正方法。這使得真正能吸引大眾目光的題材，常需在一般讀者克服許多陌生名詞與轉折敘述後，方能一窺堂奧，這有賴於讀者極強烈的好奇心才不至於半途而廢。本書作者或許對此有深切的體認，所以在順序上反其道而行。他從描述一般人最感興趣的神經系統病變後產生的心智與行為異常作為起點，然後從異常的症狀去探討神經系統的正常運作，將神經生物機制穿插於各種不同病變或腦傷的介紹中，使讀者能從切身議題的討論，去了解腦的正常結構與功能，所以本書雖名為「失序的腦」，但實質是說明神經系統中種種複雜的運作如何進行得有條有理而秩序井然。

從異常了解正常也符合研究對腦與心智關聯性的歷史主軸。羅馬醫學家加侖（Galen）之所以推論心靈活動來自大腦，是緣於他對競技場上腦部受傷的格鬥士種種觀察，然後才在動物身上驗證自己的想法。語言神經機制的研究先驅布羅卡（Paul Broca）也透過觀察失語症患者Tan推斷語言的關鍵腦區。事實上，當年裘若德研究動物的記憶穩固現象，也是從神經精神病患的治療孕育出靈感。在一九三○至四○年代，兩位義大利籍的神經醫學家（Ugo Cerletti與Lucio Bini）報告給予頭部痙攣性電擊可以治療憂鬱症等精神疾患，但是患者在這樣的治療後會產生逆溯性遺忘，不記得電擊前一段時間之內的事，但更久之前的卻記得。裘若德於是在老鼠學習迷津之後數分鐘到數小時間給予腦部電擊，結果發現，電擊時間愈接近迷津學習，老鼠的記憶就愈不好。但幾小時後給電擊，幾乎完全不會損害記憶，顯示學習後記憶不會立即形成，它需要一段時間才能穩固成長期記憶。這結果呼應了早年一位法國學者（Théodule Ribot）的臨床觀察：腦部受到創傷衝擊而昏迷的病人，甦醒後往往對於創傷事件如何發生渾然無知，但是卻記得更久之前的事。這些觀察再加上本書所提到的一位因癲癇而切除腦部內顳葉病人H.M.的種種現象，開啟了神經科學對記憶穩固這個心理現象一系列研究。病例的神經精神個案觀察描述對於啟發神經科學進展的重要性，由此可見一斑。相信這也是作者希望用病患失能的症狀及故事引發各位興趣的原因。

在本書中，作者從動作異常的帕金森氏症開始，逐步介紹有關情感（憂鬱、焦慮、恐懼以及創傷壓力等）、思考（思覺失調或精神分裂）、個性（反社會性格、心理病態、攻+C27擊行為）等方面的異常，並藉此引入神經系統的解剖、生理與生化機制，以及這些機制如何處理感覺、注意、語言、記憶、思考，甚至社會互動等方面的心智運作，最後更討論到神經系統的發育、神經細胞的再生與腦死等攸關個人生命與權益的議題，以及機器人的意識與遺傳諮商所涉及道德判斷的兩難爭議。作者雖然沒有言明，但從其章節安排的順序看來，作者有意從討論我們形而下的腦如何逐步處理切身攸關的動作與情緒問題到較為高層的思想與道德問題，以探討人與環境外物以及社會他人互動的神經機制，從而回應身心關聯、功能定位以及先天後天三個腦與心智研究的基本問題。

本書作者以一個實驗室的神經科學研究者的身分，對於神經系統的基本運作自然能夠充分而確實地掌握，但是書中的趣事軼聞卻是不時來自他從事神經外科醫療工作的夫人，在病房中所見所聞的紀錄。在本書中隨時可見夫唱婦隨或婦唱夫隨的相輔相成，這也應該是神經科學在臨床實務與基礎研究上跨領域合作得很好的例證，使得這本科普書籍有值得一讀的特色。不過書中有些故事的逸趣卻不是我能完全掌握的，這或許反映出人類對幽默的理解會受到文化氛圍的影響。果若如此，則這樣的影響如何透過腦部機制實現，或許是大家讀完本書之後，可以進一步認真思考的問題。

前言

本書在說什麼？

簡單來說，本書是在介紹腦如何運作，以及它故障時會發生什麼。書中著眼於妨礙腦有效運作會發生什麼，以及腦運作不當時對個人和整個社會所造成的後果。本書想要以有趣、有紮實科學依據的方式來簡單介紹腦功能。我將焦點放在腦裡的系統如何互動，以組織我們的思考方式、感覺和行為，希望能藉此讓讀者輕鬆取得這些知識。

本書內容環繞著腦功能受損怎麼導致重大的精神與心理障礙，以及特定神經迴路如何建構我們的社會行為、道德感，甚至政治觀點。許多腦功能的說明都附有奇聞軼事，有的來自我那身為神經外科顧問醫師的內人所治療過的不尋常患者，有的事件更為奇特，來自我在神經生物學和生物心理學學術界的經歷。

本書為誰而寫？

本書是為了那些開始就讀心理學、神經生物學、醫學以及醫學相關科系的大學生所撰寫。

書中許多關於腦功能的說明務求實用，都是以個案研究和醫療實務為依據。如此一來，或許能讓本書不至於像一般教科書那樣枯燥，也有可能更容易記得住。我希望本書平易近人的風格，能讓高中畢業生和一般社會大眾容易接受。你不需要具備任何生物學或行為科學的雄厚背景，就能夠讀懂本書。

我為什麼寫這本書？

由於內人和我的工作，於公於私，我的生活都沉浸在腦科學中。我希望透過這本書跟你分享腦運作的美妙之處，同時也能讓你一窺在這個領域工作的樂趣。書中也提出了一些有趣的問題，例如許多社會問題的肇因竟然是腦功能受損。

推薦序／梁庚辰
前言
致謝

Chapter 01　腦、腦細胞與傳導物
Chapter 02　腦下垂體、荷爾蒙與獎勵
Chapter 03　帕金森氏症、腦刺激與運動控制
Chapter 04　憂鬱症、壓力與自殺
Chapter 05　精神病、雙向情感疾患與創傷後壓力症候群
Chapter 06　酒精、恐懼與焦慮
Chapter 07　創傷性腦損傷、襲擊與心理病態
Chapter 08　食物、營養與腦部健康
Chapter 09　厭惡、杭丁頓氏症與妥瑞氏症
Chapter 10　腦細胞死亡、腦幹死亡和死亡
Chapter 11　神經發育、再生與重塑
Chapter 12　機器人、認知增強劑與道德兩難困境

名詞解釋
索引

Chapter 04　憂鬱症、壓力與自殺（摘錄）

每個人都有情緒低落的時候。但對某些人而言，情緒低落的感覺強烈到讓人以為他們得了病。據說這種人罹患了臨床憂鬱症（clinical depression），當憂鬱症太嚴重的時候，接下來可能會想自殺。本章探討跟臨床憂鬱症有關的重要腦迴路和神經化學物質。我們將看到操縱腦裡的特定迴路如何對心情產生深刻影響：有時變好、有時變糟。我們也將檢視5-HT和去甲腎上腺素這兩個神經傳導物的作用，兩者似乎都對我們的心情有深刻影響。

在我死前遛我的狗

許多夫婦下班回家後，會用「上班辛苦了」彼此問候。我們家對此有個差不多的變體「手術如何？」得到的回應可能有正面的「很棒，我摘掉一個可愛的顱底小腫瘤。」以及負面的「非常煩人，我們因為沒有辦法照胸部X光，一開始就手忙腳亂。」有一次是「非常詭異。有個清醒的病人手術到一半說他在死前必須遛他的狗。」

患者是位男性，多年來飽受帕金森氏症折磨。他的症狀已無法有效用左旋多巴來減輕，其劇烈震顫確實影響到生活品質。因此，他被轉到神經外科，要在視丘植入腦部深層刺激器。

最近，我們家的神經外科醫生和她的團隊讓植入腦部深層刺激器的技術更加完善，可在全身麻醉下進行。他們同時掃描腦部、接收不同神經元群各具特色的放電訊號，找出腦中深處的目標位置。在此之前，手術必須在病人清醒的時候進行。

患者要醒著才有辦法把電極插進腦裡，一邊刺激局部腦區、一邊詢問患者的感覺。嘴角有刺痛感就表示電極插的位置很好，可以減緩帕金森氏症症狀。因為患者的頭被旋上了立體定位框，顱骨有一個洞穿過，腦裡還插有電極，人們自然會認為這個可憐的病人痛入骨髓。然而，螺絲和洞所造成的疼痛可用局部麻醉阻斷。把電極插進腦裡本身並不會痛，因為腦沒有任何痛覺受體。乍聽之下可能有點奇怪，畢竟我們都曾經感受過頭痛—有些人是因為宿醉。即使感覺起來這些疼痛來自腦，其實不然，它們是由腦部附近組織的痛覺受體活化所造成。

從演化的角度來看，腦缺乏痛覺受體可能有其道理。疼痛的訊息往往是某個動作造成傷害的警告。疼痛訊息促使人或動物採取別的動作，以免組織受到傷害。這對腦來說通常徒勞無益，一旦腦裡任一痛覺受體被直接活化，想對威脅做什麼都為時已晚。

回到我們的帕金森氏症患者，當在腦中某個特定的點打開電極時，他說：「天啊，我覺得憂鬱。」關掉電極後，他好像又恢復為正常的自己。再打開一次，他就宣布：「我需要在我死前遛我的狗。」至少在這名患者身上，似乎有個腦迴路在活化時，會產生無法抑制的深刻悲傷。

我們還沒有完全清楚電極要確切地置入腦中何處，但應該非常靠近掌控帕金森氏症患者異常動作指令的迴路。雖然這名患者的反應非常罕見，但其他的神經外科團隊也看到類似的效果。舉例來說，有個巴黎的團隊指出，一名帕金森氏症女患者在刺激腦部時出現明顯的憂鬱狀態，距離緩解動作症狀的位置只有兩公釐。一關掉刺激器，憂鬱症狀就會反轉（Bejjani et al., 1999）。這類的觀察讓我們推測憂鬱症可能是自然現象，說不定出於某種演化調適目的。也許在悲劇發生之後，共享哀傷和憂鬱有助於社會群體凝聚。

憂鬱症和壓力

情緒低落是憂鬱症的特徵，大部分的人在經歷傷心事件後都會情緒低落。但對某些人而言，這種感覺相當強烈而持久，導致醫生診斷他們得了臨床憂鬱症。臨床憂鬱症有時又叫重度憂鬱症（major depression），患者通常會覺得非常悲傷、焦慮、一無是處，而且無法在一般人覺得快樂的事情上找到樂趣。他們的食慾和睡眠也可能出現問題。憂鬱症是最常見的精神異常（psychiatric disorder）之一，大約每六人中就有一人會在有生之年受其影響。人們預測它將很快地成為已開發國家中主要的失能（disability）原因。

為什麼有些人會變成重度憂鬱，目前尚未取得共識，因為實際病因可能有多種。我們只知道憂鬱症往往發生在生活事件或遇到壓力之後。與此一致的是，許多憂鬱症患者的皮質醇（cortisol）釋放異常。皮質醇是主要的壓力荷爾蒙之一，其釋放基本上是由下視丘所控制。下視丘會釋放一種叫做CRF的荷爾蒙，對腦下垂體作用而使它釋放另外一種叫做ACTH的荷爾蒙，ACTH則會對腎上腺皮質（adrenal cortex）作用，而釋放皮質醇。在正常狀況下，皮質醇每天的釋放節律十分固定，血液裡的濃度會在起床前激增，於傍晚時再次升高。強烈壓力源也會造成皮質醇濃度激增。重度憂鬱症患者的皮質醇濃度會持續過高或每日釋放模式異常。

亞倫．貝克（Aaron Beck）提出了理解憂鬱症根本原因的相反途徑。他聚焦在許多重度憂鬱症患者所展現的負面思考歷程。憂鬱症患者往往會有不必要的負面認知和想法，這些認知和想法會自動出現在他們的意識裡，造成悲傷和絕望。貝克和其支持者所主張的憂鬱症治療方法著重在讓患者欣賞負面想法的非理性本質，並且建立看待他們的世界及如何跟世界互動的新方法。貝克以朋友的女兒為例，說明憂鬱症是一種扭曲的負面思考。她說她永遠不可能在《拼字塗鴉》（Scrabble）這款桌遊獲勝，因為她「缺乏抽到正確字母的技能」（字母是從袋中盲抽，所以完全隨機）。我們並不清楚為什麼有些人會在一開始就有這些負面的思考方式，但它可能反映出那個人潛在的腦化學異常。

憂鬱症與單胺

數十年來，我們已經知道腦化學異常跟臨床憂鬱症有關，因而研究抗憂鬱劑藥物的作用，開發出三大類抗憂鬱劑。這三類藥的作用大致相同：提高一種稱為單胺（monoamine）的神經傳導物濃度，由此可推論單胺太少就是造成憂鬱症的根本原因。

這三種單胺神經傳導物包括之前提過的多巴胺（顧名思義，化學結構裡有胺基）。第二個是去甲腎上腺素，它的化學結構跟多巴胺非常類似。第三個是5-HT，即5-羥色胺（5-hydroxytryptamine）的縮寫；在得知這個神經傳導物的化學式之前，5-HT又叫做血清素（serotonin）。這三個神經傳導物的化學結構十分相似，也就是影響其中一個單胺濃度的藥物，也有機會影響另外兩個的濃度。

在第二章提到，下視丘裡有一些多巴胺神經元負責調節荷爾蒙—泌乳素的釋放。然而，腦幹頂端的黑質裡和黑質周圍，有大量的多巴胺神經元。因退化造成帕金森氏症（見第三章）並且跟獎勵的神經基礎有關（見第二章）的就是這群神經元。釋放去甲腎上腺素和5-HT的主要神經元細胞體也位於腦幹的兩個小結構，分別是藍斑核（locus coeruleus）和背側縫核（dorsal raphe nucleus）。雖然這些腦幹核中的單胺神經元相當少，卻對大部分大腦皮質（cerebral cortex）和紋狀體影響極大。這是因為它們的軸突從腦底部到前腦有極大幅度的分支。因此，一個單胺神經元就可以影響前腦數以萬計的神經元活動。