自闭症的破镜之旅: 镜像神经元 简版
自闭症的破镜之旅:镜像神经元
郑雅薇医师
台北市立联合医院中兴院区复健科

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。

镜像神经元的发现始于1992那年的一场意外。在义大利北部的帕玛大学,里佐拉蒂先用单细胞神经纪录(single neuron recording)恒河猴的脑子内的F5区[相当于在人脑的前运动皮质之腹侧,亦即布洛卡区(Broca'area)],发现当猴子作特定的动作时,如抓握、撕纸等,该区某些神经元就会活化;然而,此发现在当时备受质疑,别的学者认为该神经元的活化是导因于猴子“准备"要做该动作,而不是猴子“正在"做该动作。于是里佐拉蒂为了澄清此疑虑,指派学生迪⋅派勒吉诺(di Pelligrino)修正该实验,刻意将猴子准备和做动作的时间拉开,据说当天接近中午时刻,当猴子的脑内已置入单细胞神经记录,正等待准备中,里佐拉蒂的同事费帝加(Fadiga)忍不住偷拿一根放在猴子面前的香蕉,此时紧盯着单细胞神经纪录荧幕的迪⋅派勒吉诺,意外地发现猴子的F5神经元,不只会在猴子本身抓香蕉时活化,也会在猴子看到其他人/猴子抓香蕉时活化,这个破天荒的发现首先被整理发表在1992年Experimental Brain Research的期刊中【1】,然后再经过四年,里佐拉蒂的研究团队不断重复检测该实验结果,才在1996年正式用“镜像神经元"发表在Brain【2】和Cognitive Brain Research【3】等国际知名期刊中,开启镜像神经元之于认知神经科学的世纪革命。

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:

  1. di Pellegrino G, Fadiga L, Fogassi L, et al: Understanding motor events: a neurophysiological study. Exp Brain Res 1992; 91: 176-180.
  2. Rizzolatti G, Fadiga L, Gallese V, et al: Premotor cortex and the recognition of motoractions. Cogn Brain Res  1996; 3: 131-141

  3. Gallese V, Fadiga L, Fogassi L, et al: Action recognition in the premotor cortex. Brain 1996; 119: 593-609.

  4. 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

  5. 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.

  6. Cheng Y, Tzeng OJL, Hung D, et al: Modulation of spinal excitability during observation of bipedal locomotion. NeuroReport 2005; 16: 1711-1714.

  7. Cheng Y, Tzeng OJL, Decety J, et al: Gender differences in the human mirror system: a magnetoencephalography study. NeuroReport 2006; 17: 1115-1119. 

  8. Cheng Y, Meltzoff AN, Decety D: Motivation modulates the activity of the human mirror-neuron system. Cerebral Cortex (e-pub ahead)  
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曾郁蓁 作者:曾郁蓁 / 2234次阅读
时间:2017年4月01日
来源: 台北市立联合医院
标签: 镜像神经元 里佐拉蒂
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