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重大疾病的新曙光

愛因斯坦天才的祕密關鍵



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愛因斯坦死後，他的腦成為科學家的研究材料。許多人等著發現他的腦神經細胞異於常人，實際觀察的結果卻與一般人無異。唯一發現的不同點是：腦神經周邊「無關緊要」的膠細胞比常人多一倍。





我們在學校學到，神經系統由神經細胞（神經元）組成，負責思考與記憶等高階功能的大腦則匯聚了一大堆神經元。至於旁邊那些黏膠一般的不起眼細胞，只是支撐物而已。





一個多世紀以來，科學家確實是這麼相信的。但是近三十年的研究慢慢發現，占人腦至少半數的膠細胞不但有自己獨特的訊息傳遞網絡，還會調控神經元之間的資訊 流通；它們與神經元之間的協同合作，可能才是思考、記憶與創意的源頭。此外，膠細胞還負責防衛病毒、修補神經元損傷，以及引導新生神經纖維恢復與肌肉之間的恰當溝通。





膠細胞病變不但會導致腦瘤與多發性硬化症，新近更發現，精神分裂與抑鬱症等精神疾病，以及帕金森氏症與阿茲海默症等神經退化疾病都與膠 細胞有重大關連。另外，這種細胞可能跟慢性疼痛以及某些傳染病如愛滋病與普利子疾病（如狂牛症）有關。膠細胞因此成為治療這些疾病的關鍵，甚至可能找到脊髓損傷導致癱瘓的治療方式，是下一波醫學革命的熱門研究主題。





本書作者費爾茲在膠細胞研究領域耕耘數十年，是這個領域的先驅與權威。《另一個腦》不但是由第一線研究者提供的第一手報導，難能可貴，書中豐富的故事與清晰的解說，更注定會讓此書成為這個領域的科普經典。

作者介紹



道格拉斯．費爾茲 (R. Douglas Fields)





美國國家兒童健康與人類發展研究院（隸屬美國國家衛生研究院）神經系統發展與可塑性部門主任、馬里蘭大學神經科學暨認知科學學程兼任教授。費爾茲於2004 年創辦科學期刊《神經元與膠細胞生物學》並擔任總編輯，同時也是《科學美國人：心智》和《奧德賽》雜誌的科學顧問。他是公認有關神經元與膠細胞相互作用、大腦發展，以及細胞記憶機制的國際權威。費爾茲從加州大學柏克萊分校、聖荷西州立大學、加大聖地牙哥分校相繼取得學士、碩士與博士學位後，曾於史丹佛大學、耶魯大學與國家衛生研究院從事博士後研究，1994年起在國家衛生研究院主持實驗室。費爾茲發表的科學期刊與專書論文超過一五○篇，此外他也熱愛製作吉他、攀岩與潛水。



譯者介紹



潘震澤





臺灣大學動物系所畢業、美國偉恩州立大學生理學博士，專長為神經內分泌學。曾任陽明大學生理研究所教授兼所長，並獲慶齡基礎醫學獎、國科會傑出獎、特約獎等榮譽。現任教美國奧克蘭大學。



近年關心科普讀物譯介，譯有《人體生理學》、《愛上中國的人：李約瑟傳》、《潘朵拉的種子》等書，著有《科學讀書人》、《生活無處不科學》，並擔任《科學人》雜誌編譯委員。



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楊宗宏





畢業於臺灣大學動物系，美國加州大學聖地牙哥分校斯克里普斯海洋研究所海洋生物學博士。其後在臺灣大學醫學院、史丹佛大學霍布金斯海洋研究站以及科羅拉多大學的健康科學中心從事蛋白質研究。對生化、生理、生態和演化皆有涉獵，先後在國際專業期刊發表了近二十篇相關論文。過去十二年來在聖地牙哥的生物製藥公司，從事蛋白質藥物的研發工作。閒暇時從事科普著作的翻譯，譯有《蛋白質殺手》（與潘震澤合譯）與 《我們的身體裡有一條魚》。...

導讀：腦中「暗物質」現形記／潘震澤





前言



第一部：發現另一個腦



1 填充泡泡還是神奇黏膠？



2 窺視大腦：腦的細胞組成



3 從另一個腦傳來的訊息：神經膠瞭解並控制你的心靈





第二部：健康與疾病下的神經膠細胞



4 腦癌：幾乎與神經元無關



5 大腦與脊髓傷害



6 傳染



7 心理健康：精神疾病的沉默伴侶──膠細胞



8 神經退化疾病



9 神經膠與疼痛：是祝福也是詛咒



10 神經膠與成癮：神經元─神經膠依賴性



11 母與子



12 老化：神經膠對燈火漸滅的憤怒





第三部：神經膠在思考與記憶中的角色



13 另一個腦的心靈：操控意識與無意識心靈的膠細胞



14 超越神經元的記憶與腦力



15 超越突觸的思維



16 展望未來：嶄新的頭腦





誌謝



名詞解釋



注釋



書目



人名對照



圖片出處

導讀：腦中「暗物質」現形記

潘震澤





神經科學研究於二十世紀後半葉有突飛猛進的發展；這一點從坊間給大眾閱讀的神經科學書籍的出版數量與速度上，可見一斑。這一點其實並不難瞭解，因為腦是掌管人感覺、運動、思想、情緒等功能的器官，更是造成人之所以為人的「心靈」所在；因此，神經系統的解剖、生理、藥理、病理以及行為等各個面向，都讓人神往。還有最重要的一點，腦是人體內最後一塊的未知領域，更是吸引了許多研究者的興趣與投入。





神經系統的主角一向是稱作「神經元」（neuron）的細胞，因為它長相突出、充滿活力，且多才多藝；由神經元發出細長的神經纖維（軸突）可傳導電訊，其末梢並與其他神經元以突觸相連，形成複雜的神經網絡。目前熱門的神經科學研究，就是試圖建立完整的腦神經連結圖譜，並仿效人類基因組計畫，稱之為「人類神經連結組計畫」（Human Connectome Project）。甚至有神經科學家宣稱：「我的神經連結組就等於我這個人。」（I am my connectome.）





然而多數人可能有所不知，神經元最多只占腦中細胞總數的一半，甚至少至十分之一，其餘的非神經細胞則統稱為「膠細胞」（glia）；顧名思義，就是類似結締組織細胞、將神經元給黏接起來的支持細胞。膠細胞可分為四大類：許旺細胞（Schwann cell）、星狀細胞（astrocyte）、微膠細胞（microglia），以及寡樹突細胞（oligodendrocyte）；除了許旺細胞位於周邊神經外，其餘都只存在於中樞神經（腦與脊髓）。





膠細胞的一頁發現史與神經元的幾乎一樣長，但受到的重視卻遠遠不如。其中緣由很簡單，因為腦中發號司令的是神經元，一如人類社會的領袖人物，受眾人矚目；至於默默待在一旁的膠細胞，就好比占了絕大多數的社會大眾一樣，乏人聞問。幾十年來，膠細胞在生理學、甚至神經科學的教科書裡，都只有薄薄幾頁甚或短短幾段的介紹；因此，不要說一般大眾，就連多數生理學家與神經科學家對膠細胞也不甚了了。





膠細胞一般為人所知的功能，包括提供神經組織支撐、絕緣與營養、清除細胞間多餘的離子與神經遞質、協同微血管內皮細胞形成屏障，以及防禦外侮等；對神經系統的健康與正常運作而言，都是重要功能。譬如靠電脈衝傳導訊息的神經元之間如無膠細胞的間隔絕緣，將會短路，一切也就亂了套。更重要的是：電脈衝在神經軸突上的跳躍式快速傳導，就是靠膠細胞形成的絕緣髓鞘幫忙。神經要是少了髓鞘，神經傳導就無法順利進行，也就會出現如多發性硬化症（multiple sclerosis）患者身上的各種感覺與運動缺失症狀。





再者，神經組織必須嚴格維持其細胞外液的組成，包括各種離子的組成與濃度，否則神經元將無法維持穩定的膜電位，不是隨意放電就是不能產生動作電位，而造成各種問題。膠細胞能吸收神經元放電時釋出細胞外的鉀離子，以維持細胞外液的濃度，因此是維持神經元電力的重要推手。還有就是血液中的各種化合物（包括食物成分、藥物及代謝產物等）不應該隨便進入神經組織，否則就可能影響到神經元的正常運作。為了保護敏感的神經元，構成腦中微血管管壁的內皮細胞不單排列緊密，外頭還有膠細胞包圍，形成「血腦障壁」（blood-brain barrier）這種重要的保護裝置，以分隔腦組織液與血液。





雖然膠細胞的這些功能早為人知，但一般都將其歸入管家類的打雜任務，並不認為它們主動參與了神經系統的運作，直到近二十年前、包括本書作者在內的科學家發現：膠細胞不但能監聽神經元的放電活性，...

費爾茲用簡單明瞭的文字，成功說明瞭解「另一個腦」將為我們開啟各種驚奇的可能性。



──《科克斯評論》（Kirkus Reviews）





令人信服、充滿趣味、資訊豐富，解釋了過去被視為神經元支撐物質的膠細胞的祕密生命。費爾茲以極具說服力的論述，說明這「另一個腦」可能是治療多發性硬化症、偏頭痛與中風等疾病的關鍵，也是進一步瞭解人類心智的關鍵。



──Richard Restak，《莫札特的腦》（Mozart's Brain and the Fighter Pilot）作者