腦筋大作戰——力圖拆解人類思想之謎

翁建霖教授現為教大協理副校長（研究）及科學與環境學系生物與神經科學講座教授。他也是教大新成立的「神經科學中心實驗室」總監。 翁教授畢業於香港浸會學院（現已升格為大學），其後獲香港大學碩士學位及牛津大學博士學位。翁教授加入教大前，曾擔任香港浸會大學馬百良創新神經藥物冠名教授和研究生院常務副院長。

翁教授在國際知名期刊發表了逾190 篇 SCI 論文，並擔任《Frontiers in Neural Circuits》審稿編輯及《Research Integrity and Peer Review》編委會成員。他及其團隊所研發的納米粒子自體神經幹細胞提取技術和細胞分化設備 ，勇奪超過50 個國際創新獎項，包括日內瓦國際發明展金獎及評判特別嘉許金獎。其多項創新技術亦已在中國內地、美國、歐洲和香港取得專利。翁教授曾擔任國際腦研究組織成員和香港運動障礙學會主席，他目前是香港新一代文化協會主席和中華人民共和國科學技術部專家組成員。

今期院刊訪問了這名蜚聲國際的神經科學專家，了解他的研究如何能幫助神經退行性疾病患者，以及是甚麼激發他在過去數十年來，堅持努力不懈地進行研究。此外，翁教授亦就如何維持腦部及神經健康跟我們分享他的心得。

答一：科學家估計人類腦袋有約86億枚神經元，那是腦神經網絡的基本組件，負責處理及傳送訊息至身體各部份。

神經科學是一門研究腦及神經系統的學問，大致有兩個主要分支：第一個分支是涵蓋腦及神經元的基礎研究，集中討論神經元的生理特性；這分支往往用動物來作神經系統研究，與生物醫學研究息息相關。

第二個分支探討人類認知及行為的生物學基礎，研究神經元如何形成網絡，以及神經系統怎樣將訊息編碼或解碼，成為感官知覺、運動控制、記憶及語言等指令和功能。換言之，這門學科是探究腦部活動如何影響人類行為、思想、語言、情緒及記憶。這個分支亦包括神經系統疾病研究，如阿茲海默症、柏金遜症、專注力失調及過度活躍症、自閉症譜系障礙以及其他精神科疾病如慢性抑鬱及精神分裂。

答二：人口老化是促進神經科學發展蓬勃的重要原因。人人皆知全球人口迅速老化；世界衛生組織預期六十歲或以上的人口比例將由2015年的12%倍增至2050年的22%。年老令個人健康及能力下降，在認知功能方面尤其明顯。事實上，許多神經系統毛病，如阿茲海默症或其他種類的認知障礙均與年老關係密切。研究指出隨著年紀增長，罹患阿茲海默症的風險亦顯著提升；有數據顯示約有一成八十歲以上的人士患有這個疾病。

面對人口老化，全球許多社會均投放大量資源在醫療及護理服務上，以便治理年老相關的疾病，及改善長者的生活質素。許多神經學家正不斷透過研究，針對目前的發病率，發掘新方案，從而為社會大眾作出貢獻。這就是近幾十年來，這門科學發展迅速的原因。

除了人口老化問題，嶄新技術的湧現也促進了神經科學的發展。更多功效強勁的儀器，讓精密至細胞水平的神經系統研究，在近幾十年來發展更上一層樓。利用神經影像及腦電波分析等方法與技術，我們已對各種與腦部相關的疾病，如柏金遜症及阿茲海默症累積了不少知識。

此外，我們對人類認知的認識亦向前邁進了一大步。有關腦部連繫的研究讓神經科學家可更了解腦內不同區域的互動，繼而產生複雜的思想及行為。然而，學習、行為、情緒及記憶背後的生物學基礎仍存在不少奧秘，科學家要繼續努力才能全面了解這方面的運作。

答三：許多神經科學家相信，了解我們腦袋如何運作是十分重要，此舉可有效協助精神健康有問題的人士。他們熱衷於利用神經系統方式作為治理精神病的另類療法。社會普遍對神經系統研究越來越有興趣亦是源於人類對知識的持續追求，渴望了解我們自身的腦袋。

精神問題如抑鬱、焦慮或失眠其實十分普遍。有研究顯示，全世界有約兩成人會在生命中的某個時刻經歷嚴重抑鬱。傳統上，藥物治療在醫治各種精神健康問題上扮演著主要角色。當科學家發現抗抑鬱藥能調節抑鬱症患者的血清素水平，他們便開始處方這類藥物來舒緩抑鬱症狀。醫學研究顯示，精神病患如柏金遜症及專注力失調及過度活躍症是與低水平的多巴胺有關；因此，精神科醫生便處方能刺激身體分泌多巴胺的藥物給有相關癥狀的病人。

多年以來，藥物治療一直是主流方案。然而，藥物治療雖然在近幾十年來取得了某些突破，但整體發展而言，進展步伐卻很緩慢。此外，藥物如抗抑鬱藥、抗焦慮藥及情緒穩定劑只能減輕精神問題的癥狀，卻沒有處理其根本成因。許多精神問題如抑鬱及精神分裂均有遺傅因素，再加上歪曲了的思想及對現實偏頗的理解，而無根據的信念令病情進一步複雜化。要有效處理這些情況，神經科學家認為要更深入認識人類的思想機制。

人為何會思想？人是如何思考？是甚麼構成人的信念？這些問題由來已久。千百年來，生物學家、哲學家、心理學家及文化人類學家都一直致力尋找答案。縱使他們努力不懈，我們對人類認知及自我反省的了解仍然有限，這些現象仍然難以捉摸。眼見沒有簡單的答案能回應上述問題，越來越多神經系統研究試圖解開人類思想及信念背後的謎團。這些探求不但是為了尋找更佳的方法醫治精神病，亦同時是源於我們對基礎真理鍥而不捨的追求。科學界對神經科學寄以厚望，希望其最終能拆開這些奧秘，為這些問題提供答案。

答四：神經退行性疾病，如阿茲海默症及柏金遜症，涉及個別神經細胞的逐步喪失。目前的醫治方法如藥物治療，只能舒緩癥狀，但沒有處理問題背後的成因，是治標不治本的方法。從這個角度而言，這些疾病在今時今日是無藥可醫的。

阿茲海默症患者的腦神經細胞遭受損，影響正常的認知功能、語言及運動。隨著病情惡化，阿茲海默症患者會出現嚴重的記憶衰退，甚至連家人也會忘記。柏金遜症則是一個複雜的狀況，主要源於腦內製造多巴胺的神經元死亡，導致身體僵硬或移動緩慢。

不論是阿茲海默症，還是柏金遜症均會逐漸惡化。目前，患者可借用藥物來對抗疾病。例如，柏金遜症病人可服用L-DOPA來增加其多巴胺的濃度，從而減低病癥。雖然藥物有助減慢衰退，但其效力亦會隨時間下降。藥物治療只可舒緩病癥，並不能根治疾病背後的成因。

腦深層刺激術是對抗柏金遜症、阿茲海默症及其他精神疾病的另一種方法。腦深層刺激術是以手術方式在腦部指定位置植入電極，從而傳送電脈衝，刺激腦部活動。同樣，此舉只可緩和癥狀，不能治病。

由於所有神經退行性疾病是因為神經元逐漸死亡所引致，故此，如果能夠促使腦細胞，特別是神經幹細胞再生，那便大有可能治癒這些疾病。我之前的研究項目，最終目標是從病人的側腦室取得神經幹細胞，然後培植，繼而把這些新生的神經幹細胞重新植入回病人腦內。

研究團隊即時遇到的困難是如何從病人的腦部取得幹細胞。我們的解決辦法是利用帶有抗體的磁性納米粒子，注入病人腦內，以提取神經幹細胞。由於納米儀器體積非常細小，故對腦部的干擾可減至最低。一旦成功從腦部提取神經幹細胞後，我們便可在特定的培養體培育幹細胞，讓其得以增生。最終，我們會把新生的神經元植入回病人腦內，取締已受損的神經元。由於這些新生的神經細胞來自病人自己的幹細胞，當植入病人的腦內，理應可以存活。這就是所謂細胞置換療法。

項目的研究團隊曾用動物來測試這個提取和培育神經細胞的方法，結果令人滿意，證明這個名為納米粒子自體神經幹細胞提取技術是可行的。當然，我們仍需進一步調校有關技術，並在人類身上進行廣泛的臨床測試，才可確保專業的醫護人員能安全地使用這項技術，從人類腦袋抽取神經幹細胞。

我之前的研究項目亦開發了一項納米細胞分化設備，能有效降低在幹細胞療法中致癌的風險。

答五：要取得足夠數量的神經幹細胞作治療用途是相當困難，因為相關程序對腦部有入侵性。約十年前，我與物料科學家進行了一連串討論，欲以一個創新的方法解決這個問題。我們發現納米設備極為細小，又能游走於人體內的脈管系統，跨越血腦屏障，對腦的干擾有限。最終，我們在動物測試中採用了磁性納米粒子從腦部提取神經幹細胞；測試證明這個辦法可行。

約過去十年，許多研究確認了納米物料在隔離、追蹤及操控幹細胞上具優厚的潛質。我仍記得發現了如何利用納米粒子提取神經幹細胞時的喜悅。這次成功建基於跨學科的協作，我為此感到特別欣喜。

答六：跟許多科學家一樣，我渴望了解大自然及人類運作背後的基礎法則，就是這份對基礎真理的追求推動我從事研究及不斷提問。我相信很多科學家如我一樣，因著探索未知的世界，欲尋找新知識的動力，令我們得以在學術路上堅定前行。

作為一名科學家，投入學術研究令我感到歡樂和滿足。能夠在國際期刊發表研究成果，並在國際會議的演講上獲得同儕的賞識，讓我們得到無比的成就感，也證明了我們付出的努力與研究的意義。

今時今日，科學上的發現往往來自團隊的合作。不同領域的科學家聚首一堂，合作解決複雜的難題。彼此藉著意見交流，互相挑戰對方的假設，從而衍生嶄新的想法。即使是我們的學生也能在研究上擔當重要的角色。我有許多從學生提問中獲得啟發的經驗。他們的問題刺激我以全新的角度看故有的問題。

我慶幸能見證香港科研在過去三十年的發展。城中有許多才華洋溢的科研人才一直孜孜不倦地進行研究。能夠成為香港及國際科研界的一份子，我深感榮幸和滿足。我們正携手一起為促進科學知識和技術進步作出貢獻。

答七：正如上述所言，神經科學研究的最終目標是研發有效治療神經系統疾病的方法，並維持神經系統健康。除了補救措施外，亦有許多其他方法有助維持腦部和神經系統的健康。

足夠運動肯定對腦部有益。腦部活動消耗大量能量，包括約兩成的身體總氧份供應。當進行體能活動時，尤其是帶氧運動，如跑步、踏單車或游泳，我們的心跳會加速，呼吸會變得更深層有力，從而吸入更多氧氣。長遠而言，這樣能改善我們吸入和使用氧氣的能力，繼而提升我們腦部的能力。

許多研究證實，認知活動有助防止認知衰退。閱讀、玩電子遊戲、下棋、打麻雀、聽音樂、看電影或學習新的語言等活動都能刺激我們思考，改善我們的集中力，使我們的腦筋保持靈活。

睡眠對我們的精神健康亦非常重要。科學家發現睡眠有一種排毒功能。日常的身體活動會產生一些受損的蛋白。當我們睡覺時，這些有毒蛋白會排出體外，讓我們的腦細胞得以恢復。有些研究甚至指出若睡眠模式受到干擾，導致睡眠質素下降，會增加年長後患上認知障礙的風險。