[人格特質/焦慮/抑制功能] 

相較於在某種情境下才會產生的情境焦慮 (state anxiety)，特質焦慮 (trait anxiety) 是指個體長時間都處於焦慮的狀態。

我之所以會想要研究特質焦慮跟認知功能間的關係，其靈感是來自於我們的學生表現。職能治療學系大四學生一整年都要在醫院進行臨床實習的訓練，有一部份的同學對於實習非常焦慮，從實習前持續到實習的整個過程。雖然我無法確認這些同學是屬於情境焦慮，還是特質焦慮；但我會推測這些同學會比其他同儕有較高程度的焦慮特質，或是引起焦慮的閾值較低。在實習過程中，雖然我們把學生當作是半個正式的職能治療師，但還是需要接受臨床治療師的督導，並在執行治療性團體活動之前，要先與治療師討論治療活動的內容和流程。我在想，這些有較高特質焦慮的學生，在臨床上比較無法有良好的表現，如果臨床治療師可以事先告知學生: 治療過程中有哪些狀況可能會發生、治療過程中有哪些行為要避免/禁止，是否學生可以因此有心理準備，進而有較好的行為表現?

為了檢驗這個假說，我便從抑制功能 (inhibitory control) 開始著手。抑制功能可以細分為不同的面向，最主要兩個面向是限制 (restraint) 和抵銷 (cancellation)。限制是指個體要去抑制啟動動作的想法；而抵銷則是指個體要去抑制已經執行的動作。在實驗室中，我們常用Go/Nogo task來探討"限制"的能力，用stop-signal來探討"抵銷"的能力。如下圖左方，在Go/Nogo task中，個案已經事先被告知看到O要做按鍵反應，看到偶爾出現的X (25%的機率)要停止按鍵反應；在stop-signal task中，個案要針對對箭頭方向進行左右鍵的反應，但有時候 (25%的機率)在箭頭出現後的數百毫秒會有紅色的圈圈產生 (稱之為stop signal)，當看到紅色圈圈出現就要去停止已經啟動的動作。也就是說在Go/Nogo task中，不該反應的刺激是事先就被告知的，而在stop-signal task中，紅色圈圈 (即stop signal)是無法預期的。這樣的實驗設計也呼應前述的假設，如果事先被告知看到什麼刺激該反應、看到什麼刺激不應該反應，高特質焦慮個案的表現會比較好；相對的，何時應該停止反應是不可預期的，那高特質焦慮的個案就會表現比較差。

我們招募20位高特質焦慮 (hight trait anxiety, HTA) 和20位低特質焦慮 (low trait anxiety, LTA) 個案，擷取他們在Go/Nogo task及stop-signal task中成功抑制的反應，進行事件相關電位和頻譜的分析。其結果指出 (下圖中間)，針對Nogo 的刺激，高/低特質焦慮個案在頻譜的強度上相似；然而，相較於低特質焦慮個案，高特質焦慮個案在Stop刺激中會產生較強烈的alpha 頻帶 (白色矩形，矩形所圈範圍越量或越接近暖色，代表活化強度較強)。而我們進一步發現，當這個alpha頻帶的強度越高，個案自陳認知失誤的分數也越高。

這個研究結果揭露出抑制功能的兩個面向中，限制 (restraint) 並不會受到特質焦慮的影響，但抵銷 (cancellation) 則會。高特質焦慮個案在面對Stop刺激時會有較強烈的alpha頻帶反應，可能代表在任務過程中個案會執行較多的注意力分配，警醒度也較高。

回到最初的假設，我們的確可以發現如果事先就跟高特質焦慮個案說明什麼是不該進行反應的刺激 (例如Go/Nogo task中的Nogo)，他們的表現就跟低特質焦慮無異；若高特質焦慮個案無法事先知道何時該停止行為反應 (如stop-signal中的stop)，則大腦的反應就會跟低特質焦慮個案有所不同。此研究成果已刊登在2022年2月份的[Journal of Affective Disorders]國際SCI期刊，想獲得更多訊息，可以閱讀原始論文 "Cancellation but not restraint ability is modulated by trait anxiety: An event-related potential and oscillation study using Go-Nogo and stop-signal tasks"。

[人格特質/焦慮/錯誤偵測]  你有焦慮的人格特質嗎? 它會影響大腦對於錯誤反應的處理與犯錯之後的行為調適

我們一定都經歷過焦慮的狀態: 自我介紹、上台領獎、等待競賽結果、大考前的10分鐘等，在特定的情境有這些焦慮的情緒反應是非常正常的 (情境焦慮)，因為我們的情緒本來就存在著波動，會隨著外界情境不同而起伏。

但是，如果長時間(不論在什麼樣的情境)都處於焦慮的狀態，那就你可能具有比較焦慮的人格特質，科學上稱之為特質焦慮 (trait anxiety)。特質焦慮分數較高的個案是否會有比較高的機率 (相較於低特質焦慮者)會罹患焦慮症，目前還沒有一個明確的定論；但可以確定的是，有特質焦慮的個案，在罹患焦慮症 (如創傷後壓力症候群、廣泛性焦慮症、恐慌症)之後，其預後是比較差的。

執行功能 (executive function)位於認知功能的最高位階，是統籌大腦所接受的訊息後，做出決策和行為反應的能力；而在執行功能中，對於錯誤的察覺(error perception)和監控 (error monitoring)在日常生活中扮演非常重要的角色，因為我們要有學習的能力，就必須要先能發現錯誤，並針對錯誤進行後續行為的修正。在認知科學研究範疇中，停止信號任務 (stop-signal task)可以被用來觀察個案的行為抑制功能以及犯錯之後的大腦反應。具體來說，透過事件相關電位的紀錄，當個案犯錯 (例如不該按鍵卻不小心按了)時，大腦便會察覺到錯誤的發生，進而產生兩個我們可以在頭皮電極觀察到的事件相關電位腦波: error-related negativity (ERN) 及error positivity (Pe)。前者主要負責錯誤行為的知覺，而後者則是比較有意識地去處理/解釋這個犯錯的反應。

長庚大學腦造影與神經動態研究室鄭嘉雄副教授研究團隊從長庚大學400位接受普篩的學生中，根據特質焦慮分數，招募分數較高的20高特質焦慮者及20為分數較低的低特質焦慮者進行腦波事件相關電位研究。結果發現，相較於低特質焦慮者，高特質焦慮個案的ERN振幅較低 (振幅較低代表神經興奮程度較小)且Pe出現的時間延後 (時間延後代表大腦處理的速度較慢)；這個結果意味高特質焦慮個案的大腦在處理錯誤訊息時的效率較差。另外，當我們犯錯後，理論上應該會做行為的修正，例如將反應速度放慢，避免再次犯錯，這在科學上稱之為post-error slowing (PES)。我們很興奮的發現，當個案的Pe成分波出現越延後 (即大腦對於錯誤訊息處理的速度較慢)，她/他的PES越不明顯 (即犯錯後行為調整幅度越小)。

有這樣的腦-與-行為關聯性發現，我們就更應該重視特質焦慮對個體造成的效應。雖然它不被視為一種臨床診斷，但著實也造成認知功能的負擔。高特質焦慮者可以嘗試利用一些策略或是技巧 (如coping strategy, mindfulness based cognitive therapy )來減緩焦慮對自己在日常生活上的影響。上述研究成果已刊登在2021年6月份的[Frontiers in Human Neuroscience]國際SCI期刊，想獲得更多訊息，可以閱讀原始論文 "Effects of trait anxiety on error processing and post-error adjustments: An event-related potential study with stop-signal task"。

[神經醫學/老化/記憶]  家中有長輩一直抱怨記憶力衰退嗎? 小心，這是大腦功能逐漸退化的一個警訊!!

「兒子，我覺得我的記憶力比兩年前退化很多耶，明明剛剛想著要去廚房拿東西，但一進去就突然忘記要拿什麼。」

「爸，我覺得你最近這一年好像比較容易東忘西…」

中高齡長輩有一定比例會主訴認知功能衰退 (尤其是記憶力)，同時家人也有發現這個現象，而其中比較擔心的人會進而去求診；但經過完整的評估，這些個案的客觀認知功能都是落在正常範圍，而且也沒有明顯的憂鬱和焦慮等臨床症狀 (如下方定義)，我們稱這群人為主觀認知衰退 (subjective cognitive decline, SCD)個案。

國外許多大型研究皆發現，相較於沒有抱怨認知功能衰退的健康長者，SCD個案在未來數年有較高的風險罹患輕度認知障礙或是阿茲海默氏症，這代表出現SCD這個症狀是一個非常重要的警訊。既然SCD這個症狀非常重要，就應該及早偵測，才能有效進行預防或是介入。但如同前面所說，SCD是一個相對輕微的認知退化狀態，客觀的神經心理學評估並無法在當下鑑別有/無SCD，因此，尋找其他更敏感的指標是臨床上刻不容緩的議題。

長庚大學腦造影與神經動態研究室鄭嘉雄副教授研究團隊透過非侵入性的腦造影儀器，成功找出鑑別有/無SCD的影像標記。在心理學實驗方法中，有一種任務可以來測量大腦的聽覺感覺記憶功能 (sensory memory)，鄭老師便利用這個實驗設計結合全頭型腦磁圖造影，找出跟感覺記憶相關的大腦活化區域，包括兩側顳上迴、額下迴及下頂葉。結果發現，相較於沒有主訴記憶衰退的控制組，SCD組別在左側下頂葉及右側額下迴的活化都顯著下降。進一步的分析指出，右側額下迴的神經活化越大的個案，其記憶測驗的分數也越高。這個結果意味著主觀認知衰退的感受程度是可以反映在客觀的神經心理學表現上。更重要的是，我們去比較兩組之間的大腦灰質體積，並沒有顯著的差異，代表SCD個案在大腦功能的衰退早於大腦結構的改變。

最後，鄭老師想要強調，SCD可以是一種症狀，也是一種族群或可能診斷。隨著研究的發現，我們對SCD有更多的認識。目前，不透過長期追蹤，而要在某一個時間點上區分有/無SCD不是一件容易的事。而鄭老師研究團隊與台北榮總神經內科王培寧醫師合作的研究成果，成功利用腦磁圖來找出區別兩者的影像學指標，這對於早期偵測SCD是一個非常重要的里程碑。上述研究成果已刊登在2021年6月份的[Psychophysiology]國際SCI期刊，想獲得更多訊息，可以閱讀原始論文 "Altered mismatch response precedes gray matter atrophy in subjective cognitive decline"。

本團隊關於SCD的其他研究成果如下:

Sun HH et al. (2021) Neuromagnetic evidence of abnormal automatic inhibitory function in subjective memory complaint. European Journal of Neuroscience, 53: 3350-3361.

Cheng CH et al. (2020) Subjective cognitive decline detected by the oscillatory connectivity in the default mode network: A magnetoencephalographic study. Aging 2020, 12: 3911-3925. 

SCD在研究上的定義:

1. 相較過去數年的正常狀態，自覺認知功能有持續的衰退

2. 經過年齡和教育程度的校正過後，客觀神經心理評估結果正常

※  1及2皆須符合

注意，還須排除以下條件:

1. 已經被診斷為MCI、AD前驅症狀 (prodromal AD) 或失智症 (dementia)

2. 其症狀可以被其他顯著的神經或精神疾病所解釋，如重鬱症、焦慮症、物質濫用、腦創傷等

附註: 稍微憂鬱或焦慮的情緒是SCD族群的一個臨床特徵，並未被認為是排除條件 (除非個案已達到臨床憂鬱症或焦慮症診斷)

[Jessen et al., Alzheimer's & Dementia, 2014]

[知覺/感覺門控/抑制功能]  我一直很容易注意到背景環境的聲音，是大腦怎麼了嗎?

你是否對聲音刺激很敏感，即便是日常生活的一般聲音，也會令你覺得不舒服?

即使是些微的聲音干擾，你也無法專心?

你總是會注意到機器運轉的聲音(如冰箱或中央空調的開/關聲)?

正常來說，我們的大腦會自動化的過濾/抑制外界重複、不相干、冗餘的感覺刺激，好讓大腦有更多的資源/空間可以去應付跟任務相關或是跟個體生存相關的刺激。大腦這種有效避免過度處理多餘感覺訊息的能力，就稱之為感覺門控 (sensory gating, SG)。相較於由上而下、需要高度注意力的反應抑制能力 (response inhibition)，感覺門控被認為是一種由下而上、不需注意力的抑制功能，而掌管此功能的位置主要位於腦幹和大腦感覺皮質中。

我們如何去模擬真實環境來研究大腦的感覺門控功能? 在實驗室中，聽覺成對刺激 (auditory paired-stimulus paradigm) 是最常被用來探討感覺門控的實驗派典: 兩個相同的成對聲音刺激間隔500毫秒接續出現，成對刺激之間的間隔約6-8秒。過程中，個案通常被要求眼睛直視前方十字符號或是觀賞無聲影片，因此在這個實驗中不需要個案針對刺激進行注意力或行為反應，也因為這樣，感覺門控被視異種注意力前期 (pre-attentive) 的神經生理反應。

相較於第一個刺激(S1)所誘發的神經反應，第二個相同特性刺激(S2)所誘發的神經反應通常會較小，科學界便利用兩者的反應強度比值 (S2/S1)或是差值 (S1-S2)來量化感覺門控功能。S2/S1比值越小或是S1-S2差值越大，代表感覺門控功能越好。而一個很有趣的問題是，感覺門控這種由下而上的抑制功能和需要高度注意力的反應抑制功能之前是否有關係?長庚大學腦造影與神經動態研究室鄭嘉雄副教授團隊發現，感覺門控功能越好的個體，他們在執行反應-不反應任務 (Go-Nogo task)時的抑制功能也越好。

神經傳導物質GABA被認為和抑制功能有高度相關。鄭老師研究團隊也利用核磁共振頻譜來測量聽覺感覺皮質區的GABA濃度，其結果發現，右側顳上迴GABA濃度與Nogo成功率有顯著的正相關，代表GABA濃度越高，個體的抑制功能越好。然而，GABA和感覺門控的相關性卻未被偵測到。這些結果意味著感覺門控、反應抑制功能、神經傳導物質GABA三者之間有著動態且複雜的關係，看似彼此直接相關，卻也可能也受到其他未知因子的調控而影響三者之間的相關性。

上述研究成果已刊登在2017年10月份的[Eexperimental Brain Research]國際期刊。想獲得更多訊息，可以閱讀原始論文 "Resting GABA concentration predicts inhibitory control during an auditory Go-Nogo task"。

本團隊關於感覺門控與抑制功能其他的研究成果如下:

Cheng CH et al. (2018) Age effect on automatic inhibitory function of the somatosensory and motor cortex: An MEG study. Frontiers in Aging Neuroscience 2018, 10: 53. 

Cheng CH et al. (2017) Automatic inhibitory function in the human somatosensory and motor cortices: An MEG-MRS study. Scientific Reports 2017, 7: 4234.

Cheng CH et al. (2016) Sensory gating, inhibition control and gamma oscillations in the human somatosensory cortex. Scientific Reports 2016, 6: 20437. 

[老化/抑制功能/腦影像]  老年人的抑制功能都一定比年輕人差嗎?

「ㄟ! 紅色衣服是跟我們同一隊的，看到他的時候不能打他喇。要打穿綠色的，他們才是敵人。」

「速度要快一點，要不然我們分數會落後.....」

在電玩遊戲中常出現這樣的對話。我們必須要對目標物進行反應，同時也要能有效抑制自己對非目標物的行為反應，來達到遊戲的最終勝利。日常生活中也有類似的情境: 當我們看到綠燈的時候，可以通行；當看到紅燈時，就要停止。要能成功執行上述任務，就必須要有健全的抑制功能 (inhibitory function)。

在實驗室中，有一種很簡單、也很常見的心理學任務可以用來研究抑制功能，即反應-不反應任務 (Go-Nogo task)。在這個任務中，個案被要求看到某個字母(如S)要進行按鍵反應 (S在這邊稱之為Go刺激)，且越快越準確越好；但當看到另一個字母(如H)就要抑制行為反應 (H在這邊稱之為Nogo刺激)。一般來說，Go刺激的比例會大於Nogo刺激的比率，例如分別是80%和20%。一般而言，健康年輕成年的個案難免會因偶而衝動而犯錯，但基本上大體的抑制功能都是不錯的。在行為指標上，我們利用Nogo成功率(即: 看到Nogo刺激時有成功抑制反應的次數/所有Nogo刺激的數目)來代表抑制功能的良窳: Nogo成功率越高，抑制功能愈好。

那老化會對大腦的抑制功能產生什麼樣的影響? 長庚大學腦造影與神經動態研究室鄭嘉雄副教授團隊發現，在行為指標上，老年人的反應抑制功能比年輕人低下，也就是高齡者會比年輕人更難抑制行為反應。鄭老師進一步用腦磁圖造影來探索大腦在針對成功抑制Nogo刺激時的活化狀態，發現相較於年輕人，老年人在前額葉 (prefrontal cortex)、前運動輔助區 (pre-supplementary motor cortex )和顳中迴 (middle temporal gyrus)的神經興奮時間都顯著延後，意味著老年人儘管能成功抑制自己的行為，但大腦的運作效率還是比較差。較差的效率可能讓大腦處於較不穩定的狀態，進而影響行為表現 (如不該按鍵卻按鍵的機率較高)。

只是，近幾年來，有許多研究認為高齡者的認知功能並非整體呈現衰退的狀態，有些長者表現還相當不錯，並沒有如大家所預期的呈現一路退化的趨勢。這樣的看法也讓鄭老師團對試著將高齡者依Nogo成功率分成高表現組 (high-performing group)及低表現組 (low-performing group)。腦磁圖造影的結果發現，相較於低表現組，高表現組的左側前額葉皮質有較高的活動。這是一個很好的發現，意味著抑制功能表現較好的老年人，他們的大腦(尤其是前額葉)會徵召更多的神經細胞，來支持他們有更好的行為表現。

上述研究成果已刊登在2018年11月份的[Frontiers in Aging Neuroscience]國際SCI期刊，想獲得更多訊息，可以閱讀原始論文 "Age effects on spatiotemporal dynamics of response inhibition: An MEG study"。

本團隊其他的研究成果如下:

Lin MY and Cheng CH. (2020) Effect of age in auditory Go/Nogo task: A magnetoencephalographic study. Brain Sciences 2020, 10: 667. 

Cheng et al. (2019) The effect of age on N2 and P3components: A meta-analysis of Go/Nogo tasks. Brain and Cognition 2019, 135: 103574.