自闭症的破镜之旅: 镜像神经元
曾郁蓁 2017-4-01
台北市立联合医院
自闭症(Autistic spectrum disorder)是一种神经发展性症候群，患者最显著的特征，就是有社交互动的障碍。除此之外，也常合并有语言沟通障碍、固着化的行为、及对声音或触觉过度敏感等严重程度不一的症状。自闭症的起因，仍是个待解的谜，但自闭症的盛行率，无论是在美国或在台湾，都逐年快速上升。因此，投入自闭症的研究，刻不容缓。现在，1992年义大利帕玛大学里佐拉蒂(Rizzolatti)的研究团队发现镜像神经元(mirror neurons)，及2000年美国加州大学圣地牙哥分校拉玛钱德朗(Ramachandran)的研究团队提出镜像神经元理论，为自闭症的成因与治疗，正开启一道曙光。
而在人类的大脑内，是否也有镜像神经元？答案当然是肯定的。借由现代脑造影的研究，如功能性核磁共振扫描(functional magnetic resonance imaging)、脑磁波(magnetoencephalography)、脑电波(electroencephalography)、及经头壳磁场刺激(transcranial magnetic stimulation)等等，我们得以一窥的人类大脑皮质里，也有镜像神经元的存在—只要看到或听到别人的动作，便在脑中重现相同的动作，仿佛镜子般投射出该行为。不只如此，当我们看到别人喜怒哀乐的各种情绪时，我们也会不由自主地在脑中模仿该情绪反应4。而人类大脑的镜像神经系统，已知包括前运动皮质之腹侧(或布洛卡区)(ventral premotor cortex)、顶叶下侧小叶(inferior parietal lobule)、前扣带回皮质(anterior cingulated cortex)、及脑岛(insula)。
镜像神经系统，使我们能够理解别人的行为、意图和情绪；镜像神经系统，使我们能够模仿学习别人的动作；镜像神经系统，使我们能透过肢体动作、语言，彼此能够沟通；镜像神经系统，使我们有同理心，能够感同身受。因此，镜像神经系统是整个社会认知神经科学的根本。
从镜像神经元的意外发现，约十年后，美国的拉玛钱德朗和英国的怀特(Whitten)，都分别提出：自闭症的最主要病症-社交功能障碍，很可能是肇因于镜像神经元功能受损所造成。该自闭症之镜像神经元理论提出后，一系列的研究证据，如许后春笋般冒出来。目前，脑磁波已发现自闭症患者模仿别人的动作时，镜像神经系统的讯号处理速度较慢；脑波(electroencephalography)也发现自闭症患者，在自己做动作时，代表主要运动皮质的活化的mu波(mu rhythm)，和一般人相仿，但在观看别人的动作时，自闭症的镜像神经系统之主要运动皮质活性，较弱许多；结构性脑部核磁共振扫描也发现，自闭症患者比起一般人，镜像神经系统的皮质厚度较薄，而且，其自闭症症状的严重程度，与镜像神经系统的皮质厚度有相关性；甚至，功能性脑部核磁共振扫描，在侦测自闭症患者模仿或观看别人的喜怒哀乐各种脸部表情时，其镜像神经元活性较一般人来得弱，而且随着自闭症的社交障碍越严重时，其活性也跟着变弱【5】。
在台湾，我们的研究团队也在贡献我们的脑力，从2002年我们开始投入这个领域的研究；2005年，我们发现，在观看别人的双走—用脚尖走路、站立不动、及用脚跟走路，其脊椎反射的调控呈现镜像反应【6】。也就是说，看到别人迈步走，我们也会不由自主地跟着迈步走。当时，也意外地发现，女性的镜像反应要比男性强很多，推论镜像神经系统有性别的差异性。因此，进一步运用脑磁波【7】侦测到，女性在看到别人的手部动作时，其镜像神经系统的主要运动皮质的活化，要比看随意移动的亮点—非生物性移动，来的强多了；而男性却是相反的情况。亦即，男性在看别人的手部动作时，镜像神经系统的活性较女性来的弱；这个反映在镜像神经元的性别差异，也意外地可以和拉玛钱德朗的脑波发现─自闭症患者观看别人的手部动作时，镜像神经系统的主要运动皮质没有显著的活化，链接起来，去呼应英国剑桥大学巴龙柯恩(Baron-Cohen)提出的假说─自闭症是过度男性化大脑(extreme male brain theory of autism)。再者，运用功能性脑部核磁共振扫瞄，侦测受试者看到别人用手去抓取食物的脑部变化，所引发的镜像神经系统活性，发现当受试者肚子饿时，活性很强，当受试者吃饱后，其活性，就变得很弱。也就是说，镜像神经系统是可以被动机所调控的【8】。
现在，我们的研究团队，继续全力以赴，从镜像神经系统切入，厘清自闭症患者的社交障碍的致病机转，探讨镜像神经系统的活性，是否可当作自闭症的脑神经生物标志，借以诊断自闭症?进一步借由此生物指标，找出对自闭症有效的药物或复健疗育，期盼不久的未来，家有自闭儿的家长，不再坐困愁城，能够走出来，迎接灿烂的阳光。
参考文献:
- di Pellegrino G, Fadiga L, Fogassi L, et al: Understanding motor events: a neurophysiological study. Exp Brain Res 1992; 91: 176-180.
Rizzolatti G, Fadiga L, Gallese V, et al: Premotor cortex and the recognition of motoractions. Cogn Brain Res 1996; 3: 131-141
Gallese V, Fadiga L, Fogassi L, et al: Action recognition in the premotor cortex. Brain 1996; 119: 593-609.
Wicker B, Keysers C, Plailly J et al: Both of us disgusted in my insula: the common neural basis of seeing and feeling disgust. Neuron 2003; 40: 655-664
Dapretto M, Davies MS, Pfeifer JH, et al: Understanding emotions in others: mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders. Nat Neurosci 2006; 9:28-30.
Cheng Y, Tzeng OJL, Hung D, et al: Modulation of spinal excitability during observation of bipedal locomotion. NeuroReport 2005; 16: 1711-1714.
Cheng Y, Tzeng OJL, Decety J, et al: Gender differences in the human mirror system: a magnetoencephalography study. NeuroReport 2006; 17: 1115-1119.
- Cheng Y, Meltzoff AN, Decety D: Motivation modulates the activity of the human mirror-neuron system. Cerebral Cortex (e-pub ahead)