胰島素與睡眠對記憶之影響實驗探討

前言
        此篇是富有實驗精神並含有少量價值之紀錄性學術文章,旨在分析「飯前」、「飯後」、「睡前」對於記憶力之影響,建議首次觀看者直接跳至文末之「實驗結論之結論」,內文敘述複雜且白話,若對結論之由來有興趣請繼續觀賞內文,謝謝。
摘要與動機
目前新興研究證實胰島素對記憶力有幫助,有望用於治療阿茲海默症,但相關的研究仍非常少皆處於起步階段,是否對人體的記憶有有效幫助仍不可確定,因此本人決定利用被單字的同時實驗是否胰島素對記憶力真有幫助。且睡前記憶一向被強調為是最有效的學習方式,是否有實驗證實也無從得知,因此我設計了這個實驗,希望可以得到有效的結論。
實驗設計
將部分單字分成三等分,每日於晚餐前(19:00),晚餐後(20:00),睡前(21:00)30分鐘,記憶的方式則是將英文單字寫在單字卡上,背面寫上中文。因許多因素無法取得大量吸入用胰島素,因此用飯前代表較少量的胰島素,飯後代表較大量的胰島素,且每個時段開始背單字前皆先記錄血糖濃度,並持續至完全背完所有單字為止。
實驗過程
為了讓背單字較有效率,我使用個人較常採用的不斷複習的方式,簡單說明如下,因單字寫在單字卡上,三疊同樣高度基本上表示三等分同樣分量的單字,且事先已完整打亂,且內容皆為確定尚未背過且不熟悉的單字,單字程度大約是高中七千單字依難度分六級制的第六級。
完整背完所花時間分上下半部,上半部首日為將第一疊全部完整背過,對照後面的中文,已背起來的留在原來那一疊,未背起來的放到下一疊。第二日將前一天未背起來的繼續全數背過一遍,依照相同方法再分為兩疊,持續10天分成12(因時間因素,第10天連續重複3天份),進入下半部分。下半部分首日先將12疊兩兩合成一疊變為6疊,第一天將6疊全部背過一次,已背起來的放到上一疊(較前面的),未背熟的放到後一疊,相當於重整全部6疊。第二天依相同方法處理,但因第一疊皆為較熟的單字故忽略,第三天忽略第二疊以前,第四天忽略第三疊以前,而後第五天又改為忽略第二疊以前,類推,看圖較能了解。
實驗結果與解釋
血糖變化較為浮動,但多數皆在平均值正負兩個標準差之內,且忽略會影響數據判讀,故採原數據使用。如圖

因平均值仍符合飯後>睡前>飯前,故對應成胰島素應有一定的準確性及參考價值。

Start」、「Final」表示開始、結束時的總單字量,「Start 2」表示下半部開始且將531日的12疊合成6疊。614日至73日間仍有記憶然頻率較高且不規則故忽略數據,73日為記憶完成之數據,僅剩餘兩疊,第二疊表是較晚背熟之單字。縱軸表單字量(相當於每一疊的高度),右側數字表示第幾疊。
10’’’則表示8’’’9’’’10’’’之總和,因飯前無9’’’10’’’,且數量皆不多,為方面統計與分析累加計算。

實驗結論
一、因數據及實驗進行的方式較複雜,個人認為沒有完全正確的解釋方式,故以下以不同觀點解釋以上實驗結果。
1.     單看最後一疊如10’’’:飯前明顯最好。
2.     以任意位置分割為已背或未背:飯前效果最好。
3.     討論每日記憶量: 如上圖,飯前效果最佳。
4.     討論每日記憶量之穩定度:如上同,飯前最佳。
5.     單看記憶完成之數據(7/3):飯前等同於飯後最佳。
二、總結論為飯前效果最好。
三、理論解釋:
極有可能為正增強所產生之效果,而造成此增強作用之來源便為食物。換句話說,背完單字後的進食鼓勵了背單字的行為,或無形中增加了心理上對單字的吸收度。然此種結果無法由生理上解釋。
此結果亦不可解釋為胰島素對記憶毫無幫助,而應解釋為正增強之效果遠大於胰島素所產生之效果,而這有可能起因於胰島素量不足或個人因素等。
而睡前之記憶效果雖幾乎為最差,但亦不能解釋為睡前記憶是不明智的選擇。
個人認為此實驗非常不完善,沒有完善的對照組及大量數據,個人心態對於實驗結果影響會特別的大,且解釋方式過多,因此僅供參考。
實驗結論之結論
主觀來說,記憶效果飯前>飯後>睡前,僅供參考。
文獻、參考與感謝
感謝 提供正增強之靈感來源
增強 維基百科 
大腦也會得糖尿病? – 科學人
 

後記
此次實驗並不是很成功,但結果確實出乎一開始意料且差異頗為明顯,而此文中之數據分析則異常的複雜,約花費八小時整理、計算與轉換成表格。且由結果推至結論花費許多時間,雖然結論能簡單從圖中得知,但仍有許多不同的切入方式,所幸各種切入方是所得之結論十分統一。
期待有下次機會讓我設計更完整的實驗,也歡迎各位提供類似資訊或親身體驗。

—20140417 

糖吃太多會變笨?

小朋友可不可以吃糖?糖吃太多會不會變笨?大人也會嗎?

西方的典型垃圾食物會不會讓人越吃越笨呢?為了解答這個問題,UCLA 的科學家讓老鼠喝高果糖水、然後吃缺乏 omega-3 脂肪酸的食物,結果發現,老鼠在迷宮表現上明顯變差。

但是,為什麼喝糖水會變笨呢?

因為喝了太多高果糖水後,身體必須分泌大量胰島素來把葡萄糖運送至肝臟、脂肪和肌肉細胞中。在長期喝高果糖水的情況下,身體中胰島素可能就會長期過量,並出現胰島素抵抗現象 (也就是說,細胞對胰島素不再敏感啦!就跟吸毒最後得越吸越多才有感覺一樣)。

而好死不死,胰島素剛好跟學習與記憶也有關係。(胰島素和記憶的關聯是最近才找到的。例如,在記憶力退化的阿茲海默症病人腦中,胰島素和受體數量都比正常人少很多。而且,一般人在吸入胰島素後,記憶能力也會馬上增強!)-— 咦!那以後考試前不用抱佛腳了,改吸胰島素?(誤)

總而言之,就是糖吃太多會導致身體出現胰島素抵抗現象,而當海馬迴(腦中與記憶有關的區域)中的細胞也產生胰島素抵抗現象時,就無法再正常學習記憶,下場就是變笨。

唯一的一絲希望是,在飲食中補充 omega-3 脂肪酸,可以稍微補救喝太多糖水所造成的傷害(但無法完全彌補)。所以,還是別給小朋友吃太多甜食,尤其是用高果糖漿調味的垃圾甜食,若小朋友硬要吃,記得補充 omega-3 (如魚油和堅果)喔!

註一:Agrawal R, Gomez-Pinilla F. (2012). ‘Metabolic syndrome’ in the brain: deficiency in omega-3 fatty acid exacerbates dysfunctions in insulin receptor signalling and cognition. J Physiol. 590(Pt 10): 2485-99.

註二:Benedict C, Hallschmid M, Hatke A, Schultes B, Fehm HL, Born J, Kern W. (November 2004). “Intranasal insulin improves memory in humans”. Psychoneuroendocrinology 29 (10): 1326–34.

from 謝伯讓的腦科學世界

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