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閒話腦神經科學_你的腦子高齡多少?
by 陳怡蓁, 2012-08-28 15:49, Views(783)

你的腦子高齡多少?

 

臺灣大學  謝豐舟教授

 

  你可知道世界上從神經科學研究賺到最多錢的神經科學家是誰嗎?告訴你,就是日本東北大學的川島龍太(Ryuta KawashimaM)教授。任天堂公司根據川島教授的一系列腦力訓練書籍開發出來的電玩遊戲Brain Age: Train Your Brain in Minutes a Day」,光在日本就銷售了300萬套(一般而言,能賣到100萬套就是hit),並且陸續在美國、歐洲、澳洲及南韓上市。2006年川島教授所獲得的授權金就達到日幣四億元以上,川島教授將這筆錢全數用在他的研究上,包括在辦公室旁建立了一間全新的實驗室。

       

防止腦退化=商機

  川島教授於1969年生於日本千葉市,就讀東北大學醫學部,獲得碩士學位之後前往瑞典著名的Karolinska 研究院進行腦顯影(brain imaging)研究。他的研究訓練是神經生理學(neurophysiology),研究題目則是情緒、語言、記憶以及認知相關腦區的認定(mapping。返國後在東北大學任教,歷經各級教職、升任教授。他將其研究延伸到兒童發育以及老年人腦功能等相關領域。2003年他的著作Train your brain60 days to a better brain在日本造成轟動,全世界銷售量更達250萬本。2005年任天堂推出Brain Age電玩,2007Penguin Book推出Train your brain:60 days to a better brain的英文版。

  Brain Age電玩的內容是一系列簡單的工作(task),包括大聲朗讀、加法、記憶某些文字。川島教授宣稱這些活動可以防止腦功能的退化,他說:這類活動可以促進腦部額葉前區皮質(prefrontal cortex)的血流,而此區正是掌管會隨著年齡增加而退化的記憶、推理等認知能力。

  川島教授曾於2005年在Gerontology學刊發表論文,指出這類心智訓練有助於老年人及失智症患者,但其他學者認為這種效果能否延伸到一般人的日常生活情境,仍待證明。雖然如此,川島教授的書籍及電玩還是捲起了一股旋風。

 

心智訓練可改善腦之認知功能

隨著高齡化社會的來臨,心智能力老化的問題,無可避免地成為大眾關注的議題。神經科學家指出:人類從30歲開始,神經細胞之間的連絡及化學互動(chemistry)慢慢發生改變,導致某些認知功能的下降,通常稱之為 age-related cognitive decline (ARCD)。某些腦力訓練方法宣稱能減緩這種認知功能的下降,甚至回復已經失去的功能。前此之研究已經顯示體力運動(physical exercise)可以遏止某些腦部功能的下降,由此加以延伸,進行簡單的心智練習應該也有同樣的效果。

  2001年川島教授從日本埼玉科技機構(Japan Science and Technology Agency in Saitama)得到一個日幣6,000萬元(美金50萬元)的計畫,研究心智練習是否可以改善老年人的認知功能,此一計畫當時鮮為人知。他們以某一老人院中32位己被診斷為罹患阿茲海默症(Alzheimer’s Disease)的失智老人為研究對象,在六個月的期間內,一半的老人接受簡單的計算及語言練習,諸如加、減、乘除或大聲誦讀神話故事;另一半則不接受訓練。川島教授的團隊利用兩種診斷失智症的常用測驗:MMSEthe Mini-Mental State Examination)以及FABthe Frontal Assessment Battery);內容包括今天是星期幾?」、「香蕉和橘子有什麼共同點?」等等的問題。六個月下來,接受訓練的老人在FAB有了進步,在MMSE則維持如前。與訓練前相較,顯得比較善於溝通和獨立。對照組的FAB測驗成績沒有變化,而MMSE則顯著下降。以個別案例而言,有位75歲的男士在接受此一訓練之後,能夠重新自行如廁;另一位77歲的女士,從前老是穿著睡衣來接受訓練,在訓練結束後卻能自己穿戴整齊前來訓練中心。

  川島教授及其團隊承認:這些正面效果不見得能歸因於心智練習,也許是因為訓練所帶來的額外關注及社會互動所致,不過他認為心智練習確實增加了額葉前區皮質的血流,從而改善了認知功能。他將這種訓練稱為學習治療learning therapy),目前在日本已有300所老人院使用這種治療,每個月每一位使用者付費1,575日圓。川島教授後來再對有失智症及無失智症的老人進行類似的研究,並聲稱心智練習確實改善其MMSE測驗成績,不過這兩個研究並未正式發表。    

   2004年任天堂與川島教授接觸,希望將他的這些心智練習書籍轉變成電玩,任天堂認為這種電玩將可以吸引向來不碰電玩的中老年人。於是在任天堂的支助下,川島教授對120位日本人(年紀從2070歲)進行研究他使用所謂光學同調攝影術(optical coherence topography)來測量前額葉皮質的血流,此法雖然不及核磁共振I準確,但受試者較易接受川島教授給與受試者幾十個問題,例如將幾個數目加總,或記憶漢字,最後他們選定了15個可以增加前額葉皮質血流的問題,測量受試者回答這些問題時的腦部血流變化,計算出各個年齡群的平均值,據此做為Brain Age檢定操作者腦年齡的根據此一電玩於20055月在日本上市,售價2,800日圓,加上各種周邊產品,總共銷售了300萬套。

同樣專研腦部老化的Dr. Michael Marsiske41歲),自己親身玩過Brain Age。經過三天的練習之後,他的腦部年齡從78歲下降到26歲,他認為此一進步是練習practice)增進了對該一電玩的熟悉度而非真正的心智能力進步。川島教授對這類評論不以為意,他認為前此他所進行的三個研究已經顯示此一學習治療的正面效果,他也不打算再進行更多的實驗來加以證明。他說:不論如何,接受這種治療的老人在行為方面確有進步是不爭的事實。任天堂的態度則是:任天堂對這種電玩的科學基礎沒有置喙之處,但確信Brain Age是一個優質的電玩。

 

腦力訓練研究成熱門領域

  在學術界,學者對短期學習(shot term learning)能否有長期的效果深感興趣,相關的研究一定會源源不絕。美國舊金山的一家公司Posit Science已經針對該公司最暢銷的腦力訓練電玩──Brain Fitness Program(售價美金395元起)進行研究。由Michael Merzenich(該公司的chief scientific officerUC San Francisco研究皮質塑性(cortical plasticity)的學者)領導的研究團隊將18260歲以上的參加者分成三群:第一群在電腦上進行腦力訓練,第二群在電腦上觀看傳統的教育DVD,而第三群則不碰電腦。經過八至十週之後,第一群在該遊戲本身及其他從未接觸過的記憶力測試都顯示進步,其他兩群則無變化。

  迄今為止,相關研究中可能以Marsiske2006年發表於PNAS的論文(Memory enhancement in healthy older adults using a brain-plasticity based training program: a randomized controlled study PNAS 103:12523, 2006)最受推崇。此項研究將280065歲以上心智健全的受試者隨機分成二組;一組在五周內接受十個小時的訓練,而另一組則無。結果前者在認知能力確有進步,而後者則無變化,並且此一效果持續達五年以上。接受訓練者也聲稱他們在進行日常工作,如準備膳食和使用電話方面都比從前得心應手。

  許多神經科學家對這種腦力訓練有著頗為正面的期許;他們認為電腦訓練即使不見得有好處,也不會比填字遊戲(crosswords)或數字迷宮遊戲(sudoku)更有壞處。前述的老人院裡,老人們現在每天接受1520分鐘包括讀書及計算的練習,老人院的護理長指出:這種腦力訓練比起她從前試過的方法,包括園藝及卡拉OK,更為有效地改善了老年人的行為,而且也有助於老年人與照顧者間的互動。

  看來,川島教授的腦力訓練指出了一個對付腦子老化(brain aging)的新可能。川島教授的經歷也可以給醫學生做生涯規劃的一些啟示吧!

 

 

取材文獻

1.     Fuyuno I: Brain craze. Nature 447:18,2007

2.     Kawashima R et al: Reading aloud and arithmetic calculation improve frontal function of people with dementia. J Gerontol Biol Sci Med Sci 60(3):380, 2005

3.     Mahncke HW et al: Memory enhancement in healthy older adults using a brain-plasticity based training program: a randomized controlled study. PNAS 103:12523, 2006

4.     Cognitive and neural plasticity in aging: general and tas-specific limitations. Neurosci Biobehav Rev 30(6):864,2006

5.     McDaniel MA et al :”Brain-specific nutrients: a memory cure ? Nutrition 19(11-12) :975,2003