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老年不是詛咒!科學家告訴你為何老化並不全是壞消息

2018-11-15 09:53八旗文化 文/摘自《大腦的悖論:一個神經心理學家眼中的老化大腦》

【文、圖/選自八旗文化《大腦的悖論》,作者埃爾克諾恩.高德伯】

好消息是,大腦裡有某些腦區,相對來講較能抵抗老化這種全面性的影響。 圖/ingi...
好消息是,大腦裡有某些腦區,相對來講較能抵抗老化這種全面性的影響。 圖/ingimage

大腦老化

大腦老化所導致的改變,有時候非常全面。成年後每隔十年,大腦的重量和容積會萎縮約兩個百分點。腦室(大腦中富含腦脊髓液的空腔)則會隨之擴大,腦溝(那些胡桃狀的腦迴與腦迴間的凹痕)也變得更加明顯。這些變化表示腦組織有某種程度的萎縮或縮小,而這些可能都只是老化的正常結果。此時,神經元間的連結變得相對稀疏(稱為去分支化),突觸(神經元在此傳遞化學訊號)的數量也變得不那麼密集。腦部血流量也跟著降低,導致供應到大腦的氧氣量不再那麼豐足

另外,無論是大腦灰質或白質,都會受到老化的影響。白質上會開始出現一些小塊病灶。用核磁共振影像學的專業術語來說,這些小點稱為白斑。大部分狀況下,這些與老化相關的白斑代表的是血管方面的症狀,但也有可能反應的是神經通路去髓鞘化的結果。目前認為隨著年紀變大,這樣的小點會越來越多。這些白質上的局部病灶與認知功能下降之間並非只存在簡單的線性關係,前者比較像是門檻的概念。在病灶累積到一定程度之前,都看不出任何問題,直到病灶總量超過某個標準後,認知功能才會開始惡化。部分科學家認為,面對老化,白質比起灰質更容易有這類的病徵。

好消息是,大腦裡有某些腦區,相對來講較能抵抗老化這種全面性的影響。特定的皮質和皮質下結構都會受到老化的影響,但影響程度不同。以新皮質來說,其相當適用「 進化與衰退」這個由約翰.休林.傑克遜醫師(John Hughling Jackson)首次發表的神經學經典理論;那些演化上較新的皮質區,又稱為多模整合皮質,似乎更容易受到老化影響而功能衰退。這包括了下顳葉皮質、下頂葉皮質以及演化上最後發展出來的前額葉皮質,它們都相當容易受到老化影響。相反來說,演化上較早發育的皮質層,像是接受原始感官資訊的區域及運動皮質,就較不容易受到影響。而前額葉皮質,那個負責安排複雜計畫、各時間點該做出什麼行為的額葉區塊,受老化的影響最為明顯。

還有一個類似的例子,它與每個人的發育和衰老有關:大腦在成長階段最後發展完成的部分,往往也是最先衰老的區域。當我們在比較各個腦部結構相對脆弱的程度時,我們能藉由觀察各個腦區間一來一往發佈出的神經通路變化,獲得相當大的啟發。因此,神經纖維生成髓鞘的時間點,對於研究大腦成長或衰退,都是非常好的參考指標。甚至可以說,某條神經通路生成髓鞘花的時間越久,它就越易受到衰老的影響。再度重申,前額葉皮質是最脆弱的皮質,而背外側前額葉又是其中最脆弱的部分。額葉的退化會同時影響灰質與白質,也同時會使主要的神經傳導物質(神經元間傳遞訊號用的化學物質)減少,像是多巴胺、去甲腎上腺素和血清素。正如大腦成長期,額葉的變化可被視為大腦第二季節(成熟期)與第三季節(老化期)的分水嶺。

在新皮質以外的海馬迴與杏仁核,相較於額葉,它們受老化影響的程度比較輕。海馬迴位於大腦左右兩半球顳葉內側,是生成新記憶時至關重要的部位。而杏仁核(因其形取名為杏仁核) 位於海馬迴前方,一樣位於左右腦顳葉內側,其對於情緒表達與經驗相當重要。

有趣的是,人類以外的其他哺乳類(如猴子或嚙齒動物)的海馬迴,不會受到老化的影響。雖然這只是很小的差異,但也許這正是演化的力量,讓人類的海馬迴會隨著時間退化。對於那些極相信演化的本質來自於適應(但又夠理性不至於變成狂熱目的論者)的人來說,是什麼造成這種演化的壓力呢?有可能是因為,人類比起其他物種更仰賴之前所形成的認知模板,因此人類與老化的猴子和嚙齒動物不同,能減少過多新資訊的形成,讓過去形成的認知模板不致被干擾。

另一個有趣的發現是,失智症患者和自然老化的大腦相比,特別脆弱的腦區並不相同。和自然老化的大腦不同,阿茲海默症患者的海馬迴以及顳葉與頂葉後側的多模新皮質,比額葉退化的更快。因此,在核磁共振影像上比對額葉和海馬迴退化速度的差異,可以瞭解一個人腦部退化的狀況是屬於自然老化,還是阿茲海默症的前期徵兆。

人各種的皮質下結構,大致上依循傑克遜醫師的「 進化與衰退」原則。基底核、小腦(兩者都是對於控制不同運動行為非常重要的結構)以及中腦,它們會受到中等程度的影響。橋腦(負責喚醒功能)與四疊體(腦中接收感官訊號的第一站) 受到的影響則極小或甚至毫無影響。

腦部容易受到老化影響的區域。顏色越深的區域,代表越容易受到自然老化的影響。 圖/...
腦部容易受到老化影響的區域。顏色越深的區域,代表越容易受到自然老化的影響。 圖/摘自《大腦的悖論:一個神經心理學家眼中的老化大腦》
這些解剖學上的深奧變異,該如何解讀成腦功能改變,甚至認知功能的改變呢? 和之前一樣,目前已有許多研究著墨於此,辛苦記錄了自然老化為心智帶來的負面影響。其顯示,除了心智的反應速度整體下降外,感知功能(接受外在世界傳入訊號的能力) 也下降了。其中仰賴額葉的功能尤其會受到影響。影響範圍包括思考抑制,即讓人避免分心或做出習慣性反應的能力。其也會影響工作記憶;工作記憶是個被多數科學家使用但不大正式的用詞,是一種在心裡盤算事情時,能暗記下某些重要資訊的能力。另外,一個位於前額葉、稱作認知彈性的能力(在不同心智運作過程或範圍間快速切換的能力),也已被發現會隨衰老而變差。

老化會讓注意力變得更難集中在特定的事情上,而讓選擇性注意(能集中到環境中特別突出的事物上的注意力)、分散性注意(能同時分散在許多事情上的注意力)受到影響。此外,人的記憶力也變得不太靈光,尤其是學習新事物的記憶力(語義記憶)及為特殊事件形成的記憶力(情節記憶)。事實上,對於學習新事物漸感困難,正是認知功能老化的前兆。

不老的大腦

這篇描述退化症狀的總禱文讀來有些可怕,裡頭記錄的是實驗對象做了一系列神經心理學測驗的過程,以及將他們的表現和不同年齡層做比較的結果。顯然認知功能的退化,和大腦在型態與生化層面上的退化是齊頭並進的,兩者聽起來都不太妙。

.書名:大腦的悖論:一個神經心理學家眼中的老化大腦.作者:埃爾克諾恩.高德伯...
.書名:大腦的悖論:一個神經心理學家眼中的老化大腦
.作者:埃爾克諾恩.高德伯
.譯者:黃馨弘
.出版社:八旗文化
.出版日期:2018/11/07
不過如果你更仔細瞭解,你就會發現老化並不像看起來那樣全都是壞消息。科學家們注意到一個令人疑惑現象。儘管太多資訊指出老化會帶來神經系統或認知能力的退化,但你往往也會發現,老年人能勝任日常生活與工作上許多複雜的工作;這些工作往往需要非常高等的專業與執行力,甚至得具備世界級的藝術和科學創新力,或是政治人物的特長。

科學家一般將這個奇妙能力稱為「認知專長」,但多年來他們卻無法理解其中的機制。本書將會提到其中幾個核心機制。看完老化帶來的壞消息,是時候談談好消息了!所謂的認知專長,似乎有著奇妙能力可以對抗衰老,並引出出了兩項常與年紀增長有關的技能:才幹與智慧。

這聽來有些矛盾。然而,所謂認知上的專長、才幹和智慧,並非像是掛在聖人腦後的光環,而是大腦的產物。這樣的矛盾成為神經生物學在探討的問題,也是神經科學家必須接手的問題。

大腦老化
認知功能
衰老
失智症
阿茲海默症

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