2008/6/25

心理治療之生理機轉系列之四「學習造成大腦結構的改變」

學習效應造成大腦結構的改變
http://cobolsu.blogspot.tw/2008/06/blog-post_7871.html
精神醫學部 蘇冠賓

「神經細胞的可塑性」在經過眾多的基礎研究驗證下,這幾年已經從假說成為無人質疑的重要理論。對於強調Bio-psycho-social的精神科醫師而言,無論是早年不利的成長環境、誘發疾病的壓力因素、乃至於心理治療的療效,其生理機轉必然要建立在「神經細胞可塑性」架構之下,所以「神經細胞可塑性」理論對精神醫學的臨床意義,在於「環境因素可否改變人類大腦的功能及結構」。

許多MRI檢查的研究証明,精神疾病患者某些大腦區域確有改變,但是回溯性的研究(生病後才檢查,而非生病前後做比較)仍然不是最直接的証據,回溯性研究無法排除許多干擾因素,例如:「大腦結構的異常是罹病後學習機會變少所造成,而非疾病本身所造成」。

心理治療可以呈現出很好的前瞻性研究(心理治療的前後做比較),但就我所知,只有証明心理治療對大腦功能(functional)的改變(可詳見本系列之二,20045月的通訊),目前尚未有造成大腦結構(structural)改變的論文發表。比較多的是「學習效應」造成大腦結構的改變的研究,例如最近已有幾篇相當好的論文發表出來了 (Dobbins et al. 2004;Draganski et al. 2004;Monk et al. 2004;Hempel et al. 2004)。其中Draganski等人發表在Nature的文章,就非常有趣且具有想像力。


這群德國的科學家找來24位正常的志願者(平均22歲),隨機分成兩組,實驗組訓練三顆球的手技雜耍(classic three-ball cascade juggling)三個月,使得所有人都變成手技雜耍的高手(skillful,可以表演60分鐘以上),在訓練後的三個月內停止所有的訓練及練習,實驗組和對照組(完全沒有訓練)在一開始、三個月及六個月後,實施high-resolution MRI檢查,分析大腦各部位之結構變化 (Draganski et al. 2004)

這個研究發現,三個月的學習顯著地增加了(大約3%)兩側mid-temporal areagrey matter及左側posterior intra-parietal sulcus。隨著接下去三個月的停止練習,這些區域的結構變化慢慢地消失了。此外,受試者熟練的程度和大腦體積的增加成正比,也就是愈熟練的人,上述的大腦區域擴大的程度就愈明顯。對於對照組而言,雖然在一開始的MRI掃瞄中並沒有差異,但是三個月後,上述的大腦區域卻沒有如同實驗組有擴大現象。

未來,科學家如果能夠在人類活體中研究大腦的生化的活性或細胞的活動,或許可以更進一步探討這些結構改變的機轉,在此之前,我們只能依賴動物的模型,來了解學習效應的分子機制,我將在接下的文章中和各位分享。

延伸閱讀:

  1. Dobbins,I.G., Schnyer,D.M., Verfaellie,M., and Schacter,D.L., 2004. Cortical activity reductions during repetition priming can result from rapid response learning. Nature. 428, 316-319.
  2. Draganski,B., Gaser,C., Busch,V., Schuierer,G., Bogdahn,U., and May,A., 2004. Neuroplasticity: changes in grey matter induced by training. Nature. 427, 311-312.
  3. Hempel,A., Giesel,F.L., Garcia Caraballo,N.M., Amann,M., Meyer,H., Wustenberg,T., Essig,M., and Schroder,J., 2004. Plasticity of cortical activation related to working memory during training. Am J Psychiatry. 161, 745-747.
  4. Monk,C.S., Nelson,E.E., Woldehawariat,G., Montgomery,L.A., Zarahn,E., McClure,E.B., Guyer,A.E., Leibenluft,E., Charney,D.S., Ernst,M., and Pine,D.S., 2004. Experience-dependent plasticity for attention to threat: Behavioral and neurophysiological evidence in humans. Biol Psychiatry. 56, 607-610.

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