【陳順勝醫師專欄】腦力為何會衰竭與如何預防？
2023/02/21 08:00
腦中樞神經系統包括兩個腦半球、腦幹與脊髓。左右腦半球由腦灰質與白質所組成；神經細胞群聚而使肉眼下呈灰色而稱為灰質，又稱腦皮質，另外有它發出白色神經軸突纖維及其徑路構成腦白質。腦神經細胞群聚不限於皮質區，腦皮質下也有幾個區域集聚稱為核，如基底核、視丘、下視丘、與多巴胺神經細胞聚集的黑核，各司特有的功能。腦幹則是連接兩個腦半球的軸幹，銜接脊髓的延髓、橋腦與中腦。
在連接兩個腦半球胼胝體構造的上方，從嗅神經進來的嗅球到顳葉下內側的皮質區核仁核及胼胝體上方的Papez徑路主司我們的情緒反應、即時記憶、與學習功能，在種族演化史出現得早，又稱為舊皮質區。大腦的發育從腦後部開始，然後逐漸發展到前部，年老退化時則由前往後。控制計劃、推理、與人格的額前葉是最後加強和構建連接的，要到25歲左右神精髓鞘才完全形成。
腦幹主司我們呼吸心跳生命控制的中樞，它在延髓與橋腦的網狀賦活系統讓人保持清醒或睡眠，如果排除藥物作用與低溫效應，腦幹不可逆的停止功能，即不可逆的衰竭就是腦死。同樣的在清醒狀態，維持正常的「腦力」則需兩個腦半球正常的運作，如果在低氧、低血供應、或腦炎狀態等會致腦衰竭情況下，就沒有正常的認知功能，也就是「腦力衰竭」。
國語辭典腦力，人腦中記憶、理解、想像等能力的總稱，所以腦力泛指由大腦產生的智力、心理、經驗、知識、技能、記憶、思維、情緒、精神等一切能力與能量，而與體力相對應。
腦細胞的訊息傳遞靠放電，神經軸突傳遞釋放的電力，並經神經結把信息傳遞給另一神經細胞，構成神經徑路，達成其控制功能。大腦運作的能量大約有10～23瓦的功率可以點亮小燈泡。即使在睡覺，大腦有如夜燈也會產生與小燈泡一樣多的能量。當然每個神經細胞特有的神經化學傳導物質接受器指令後也會放電，例如中腦的多巴胺就是。人的大腦重量1.5公斤左右，大約是一般人體重的2％，但耗氧量卻占人體總耗氧量20％，而能量供應幾乎只能靠葡萄糖。腦每日消耗的葡萄糖佔人體需要的50%，完全不成比例，顯示大腦以電力維持腦力非常需要能量。這也是音樂會或藝術展需中場休息補充甜食或雞尾酒的原因之一。
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人如果持續使用某一個腦區會感到無法負荷，或沒有足夠的葡萄糖供應，就會感覺腦力衰竭，疲倦、無力、注意力不集中、腦袋空白、無法啟動或反應。但如果「長期」放空、什麼事都不做，大腦不但不會比較輕鬆，還會覺得好累，因為大腦隨時都在消耗能量，不補充一樣會腦力衰竭。大腦也有所謂的基礎狀態base line，也就是說無事時，腦區仍會有一些活性，只是沒有特定哪個腦區比較活躍，我們稱這樣的狀態為「大腦的預設模式」。有如車子處於怠速狀態，引擎仍在轉，可是如果熄火，想要重新發動，反應時間會變慢。所以，就算無所事事或睡眠時大腦也不會熄火，而是會持續消耗腦力，保持在預設模式，目的就是遇到狀況可以立刻反應。
研究發現，預設模式所消耗的大腦能量其實頗高，大約占了大腦全部能量的60～80％。人類的腦很複雜，由1,000億個神經細胞所組成，形成大約100萬億個連接徑路。一塊沙粒大小的腦組織包含 100,000 個神經元和10億個突觸。大腦信息的傳播速度高達每小時268英里，令人印象深刻。當神經元受到刺激時，它會產生從一個細胞傳播到另一個細胞的電脈衝。無論有沒有用腦，這些細胞平常都具備活性，包含睡覺的時候。經常將它與另一個具有強大解決問題能力的複雜系統相提並論就是電腦。
大腦時時刻刻都在消耗能量，沒有特別做某件事的時候，大腦會出現α波，但當專注的做一件事，比如聽人說話，大腦則會出現β波。不論α波或β波，都屬於清醒狀態時大腦的波形。睡眠時大腦就不處於預設模式，而是會從α波或β波轉換到δ波、θ波等，表示大考繼續在放電，即使狀態改變，仍會消耗能量。而各種不同活動，有區域性能量供應，舉例來說，說話時，語言腦區的神經活性會增強；閉上眼睛時，視覺腦區的神經活性則會減少。又比如解一道數學題目，和數學、邏輯有關的腦區，神經活性通常會提高，這時候如果想休息，也許可以去跑步，讓神經活性的能量轉到運動腦區，達到放鬆的效果。平日經常使用思考、邏輯、判斷、做決策這些腦區，休假時建議多用五感，包括視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺去感受美麗的世界，達到轉換腦區的目的，度假時才能真正放鬆。
哺乳動物的大腦依賴葡萄糖作為其主要能量來源，葡萄糖通過糖酵解和氧化磷酸化氧化產生 ATP。但它又不會像肌肉一樣儲存葡萄糖，需靠隨時供應。成人大腦中神經元的能量需求最高，需要從血液中持續輸送葡萄糖。每100克人腦組織每分鐘約 5.6 毫克葡萄糖，也就是平均每個人的大腦需要燃燒125公克的葡萄糖來供應縮需能量ATP。大腦的能量需求主要由葡萄糖滿足，葡萄糖通過糖酵解和氧化磷酸化氧化產生 ATP。當我們無法供應足量的葡萄糖給大腦時，腦就會衰竭影響認知功能。
除了腦部糖分，胰島素在腦也很重要。大腦有胰島素與胰島素受體，不僅可以通過血管腦障壁，大腦本身也能少量生產。它可以讓糖進入神經細胞供應能量，對於學習和記憶很重要。適量補充缺乏得胰島素會增強腦力，對於回憶故事情節和記憶能力馬上增強，學習行為也會提高而後增強擅長空間記憶。胰島素的重要性可以解釋未控制血糖糖尿病病人的認知障礙。
持續學習新事物，是延緩大腦老化的最佳守則，如果沒有不斷學習新事物，大腦很容易退化。所謂成長與退化，並非指腦細胞的增減，而是腦細胞之間的神經髓鞘連結是，學習新事物，可以改變神經網絡之間的連結，年紀大了，要多做增進腦力的活動，亦即思考，這樣大腦的連結就不容易逐漸消失或弱化。複習神經與神經之間的連結，愈用連結就會愈強，多做需要思考、加強腦力的活動，學語言、樂器、舞蹈都很好。這就是神經可塑性或者是大腦的學習能力，是從出生到死亡都有的能力。年紀增長，學習的速率、效率會減慢，這是事實，但是只要不斷地練習，一定可以學會新技能。為維持您的腦力，以下是美國梅約醫院按重要性順序向病人推薦的六件事：定期鍛鍊與學習，每日30到60分鐘的步行、游泳、打網球或進行任何其他可以提高心率的適度有氧運動、充足的睡眠、吃地中海飲食、保持精神活躍、保持社交參與、與保持血管健康。
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