谢 仁俊
临床神经研究团队
姓名 谢 仁俊
电子邮件 jchsieh@ym.edu.tw
联络电话 (02)2875-7480
POSITION TITLE/AFFILIATIONS 2017/01- 国立阳明交通大学 讲座教授
2018/08-2019/07 国立阳明大学 副校长
2013/11- 台北荣民总医院 医学研究部 教授医师
2013/11- 台北荣民总医院 医学研究部整合性脑功能研究小组 实验室主持人
2011/12- 北京师范大学 脑与认知科学研究院 科学指导委员
2010/01- 北京首都医科大学 医学院 客座教授
2006/08- 国立阳明大学 脑科学研究所 教授
2015/08- 2016/07 国防医学院 医学系 临床教授
2010/08- 2011/07 高雄医学大学 医学院 客座教授
2009/01- 2016/12 国立阳明大学 特聘教授
2007/08- 2013/10 台北荣民总医院 教学研究部 教授医师
2007/08- 2009/09 国立阳明大学 脑科学研究中心 中心主任
2007/08- 2009/05 国立阳明大学 研究发展处 副研发长
2005/09- 2006/08 国立阳明大学 脑科学研究所筹备处 主任
2004/08- 2018/07 国立阳明大学 神经科学研究所 教授
2003/08- 2005/07 国立阳明大学 卫生资讯与决策研究所 所长
1997/08- 2007/07 台北荣民总医院 教学研究部 主治医师
1997/01- 2013/11 台北荣民总医院 教学研究部整合性脑功能研究小组 实验室主持人
1991/11- 1998/12 台北荣民总医院 麻醉部 主治医师
EDUCATION/TRAINING 1992/05-1995/09 Ph.D. 瑞典 皇家卡洛琳斯卡学院 临床神经科学
1976/09-1983/06 M.D. 台湾 国立阳明大学 医学系
个人连结1 https://wd.vghtpe.gov.tw/mre/Fpage.action?muid=3042&fid=2123
研究专长 脑影像学、神经精神医学、神经麻醉及疼痛医学、临床医学、神经生物学、复健医学、睡眠医学、认知神经科学、意识科学、神经工程
研究概况
研究缘起,以 脑造影(Brain Imaging)为研究平台之现代脑科学与脑神经精神医学是当今最重要的显学之一,科学界以生命科学之last frontier称之,各种对脑有关的病理机转与心智运作皆有快速不断的突破发现。国际上在研究人类脑功能的科技及神经资讯的发展上有七大趋势﹕(1)以 超高磁场(3.0T 或以上)磁振造影(MRI)设备从事脑部及身体各部位之常态及病态功能性磁振造影研究(fMRI, functional Magnetic Resonance Imaging)及磁谱分析(MRS, magnetic resonance spectroscopy),其中尤以功能性脑磁振造影(fMRI)为重点所在;(2)利用MRI之VBM(voxel-based morphometry)与DTI(Diffusio Tensor Imaging)或DSI(Diffusion Spectrum Imaging)分别定量化研究大脑灰质于白质之变化。(3)利用PET(Positron Emission Tomography)或SPECT(Single Photon Emission Computerized Tomography)及 kinetic modeling,深入神经传导素受体之人脑活体造影研究(receptor mapping);(4)透过脑磁波Magnetoencephalography (MEG)及高解稀度脑电波Electroencephalography(EEG)其优越之臻毫秒(msec)高时间分辨率(high temporal resolution),以探究脑网络神经元活动之时序机转;(5)以seed-based functional connectivity及graph-theory的理论,经由resting-state fMRI、DTI/DSI与MEG/EEG所度量之脑神经生理讯号与结构影像,来探讨大脑功能性与结构性神经网络连结(neural connectivity or neural network);(6)结合基因研究与脑造影之研究,建立Imaging Genetics的技术,探讨不同基因亚型对脑部功能与结构之影响;(7)使用重复性经头颅磁刺激 Repeated Transcranial Magnetic Stimulation (rTMS)或经头颅直流电刺激(Transcranial Direct Current Stimulation, tDCS)来调控人脑神经之兴奋性,除提供人脑神经控制之机转研究更提供应用相关技术治疗的契机。
自从1995年年底从瑞典Karolinska Institute回国,于台北荣民总医院历任彭芳谷、程东照、张茂松、李良雄院长、教研部前主任何桡通及院方相关单位(放射线部、核医部、麻醉部、神经 医学中心与医院行政工务单位)的全力支援下,本人成立并主持设立于台北荣总教学研究部之整合性脑功能研究小组及实验室(Integrated Brain Research Unit, IBRU及Laboratory of Integrated Brain Research, LIBR; URL http://ibru.vghtpe.gov.tw),并结合国立阳明大学的菁英,开国内各大学研究机构及医学中心之先,将近十八年的努力经营从零建立 台北荣总与阳明大学人脑科学跨领域研究团队,这是台湾现代人脑科学的摇篮,也是国内唯一全方位的脑造影研究单位,每一项我们实验室所开展的研究领域及技术 研发在国际上皆有重要的指标意义。
从最起初与台北荣总国家正子断层扫描医用回旋加速器中心(NPCC)合作建立功能性正子断层扫描(PET)研究及方法学,多年来于IBRU/LIBR 建制完成 3T-MRI、高分辨率脑电波仪(EEG)、全头型脑磁波仪(MEG),并建置导航式穿头颅脑磁刺激系统(navigated-TMS) 及tDCS等系统之外,更发展各种人脑神经资讯视觉化(visualization)与模式化(modeling)之高科技及多项基础于临床医学科研计 画、同时开发神经工程脑机接口(Brain-Machine Interface)。


学术及临床研究代表性成就,个人所涉猎及领导的脑科学及脑造影研究领域相当广阔,疼痛医学(Pain Medicine)及疼痛脑造影(Pain Imaging)研究则是其中最具代表性的一个大项。美国国会订定本世纪的第一个十年为「疼痛控制与研究的十年」(Decade of Pain Control and Research),并拨款以改善慢性疼痛照护与扩展疼痛研究疼痛及疾病所引起的运动障碍。疼痛是临床上最重要的议题之一,其消耗的医疗资源在欧洲每年约 两兆欧元,于美国约1.5兆美金。疼痛与脑部的互动与可塑性息息相关,且长期以来的脑造影研究以确认长期慢性疼痛会造成人脑结构与功能的变化。个人早期有 关慢性神经性病变疼痛及头痛导致人脑的功能病变的研究是领域中之经典研究,其中一篇引用次数根据ISI citation index已达505次(Hsieh, J. C., Belfrage, M., Stone-Elander, S., Hansson, P., & Ingvar, M. (1995). Central representation of chronic ongoing neuropathic pain studied by positron emission tomography. Pain, 63(2), 225-236.)。其他几篇重要疼痛脑造影平均都是超过百次以上的引用次数(Hsieh et al., 1996~1999)。同时我们早期也应国际疼痛医学泰斗Prof. Patrick D. Wall之邀于Textbook of Pain (2nd ed.) 特别写了一章Pain Imaging之专文。
与慢性疼痛汲汲相关但一直被忽视的就是原发性痛经(primary dysmenorrhea)。女性站全球人口的一半,而根据调查台湾有近九成的青少女有原发性痛经问题。在全球不同国家或地区所做的研究调查发现,青少女 四到九成有过原发性痛经的经验,而且有15%到20%的女性会因为严重痛经而无法工作或上学。追踪调查发现,九成19岁女性有原发性痛经经验,而到24岁 时还有近三分之二的盛行率,且其中仍有4%会因为严重痛经必须卧床而无法工作,每一年的医疗支出及经济损失钜大而难以估计。先前的研究也显示原发性痛经与 焦虑、忧郁等情绪失调亦有显着关系。因此研究原发性痛经患者之中枢神经变化对妇女卫生实有重大意义。但是截至目前完全没有文献探讨痛经之脑部功能与结构性 的变化。由于月经对女性而言,生理心理上皆是一个无法避免的周期性压力(stress),因此我们先利用脑磁图(MEG)研究月经周期不同荷尔蒙浓度与前 额叶活性间的关系,发现荷尔蒙浓度的变化会影响与趋向避离等情绪相关的左右大脑前额叶活性之功能侧化(functional lateralization)之动态改变。我们发现女性大脑在面对月经如此剧烈之周期性贺尔蒙变化的压力下,会以自动动态性改变左右大脑半球的优势化来 应对(coping)。在脑部静止状态下特质研究(trait study; 反应一个长期稳定的神经生物标记) 我们发现会由排卵期(periovulatory phase)之右大脑优势迅即转为月经期(menstrual phase)的左大脑优势,而左大脑的相对优势活性能够让女性有更正向的驱力来处理调适(Hwang et al., 2008)。 此项研究有助于我们了解月经期间情绪调控的脑部基本表现。因为抑制行为与情绪调控(emotional regulation)和回馈系统(rewarding system)密切相关,所以我们继续深入研究荷尔蒙浓度变化影响大脑前额叶反应抑制处理(inhibitory)过程。我们施与一个情绪作业 emotional Go-No Go task以状态研究(state study; 研究面对的必须主动处理的情境)的方式探讨当在主动处理一个情绪处理相关之认知作业下的脑部反应。与前述之trait study一样,我们发现正常会由排卵期(periovulatory phase)之右大脑优势迅即转为月经期(menstrual phase)的左大脑优势(Hwang et al., 2009)。这些国际上第一次的研究发现,我们与台北荣总妇产部合作已发表系列论文,广为十几种国际电子科学及医学媒体如国际知名的New Scientist 报导。
紧接着于2009年在NeuroImage国际SCI期刊,我们发表了全球第一个应用正子断层扫描(positron emission tomography, PET)来针对中枢神经活性与原发性痛经(primary dysmenorrhea)之临床表征关联性的研究结果。透过注射葡萄糖之类似化合物『氟化去氧葡萄糖(2-deoxy-2-[18F] fluoroglucose, FDG)』来度量脑部之葡萄糖代谢以作为区域神经活性指标,结果发现原发性痛经患者其经痛会活化框上皮质区(orbitofrontal cortex)、中侧前额叶皮质区(medial prefrontal cortex)、及视丘,而背旁侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex)、次级体感觉区及后脑岛则出现活动降低的现象。我们推论Thalamo-Orbitofrontal-Prefrontal cortex之神经回路异常可能是通经患者其情绪上与疼痛感知上变化的机转。利用Voxel-Based Morphometry (VBM)的技术研究分辨率之T1-MRI脑造影,我们发现原发性痛经患者之情绪调节与脏器感觉相关区域灰质体积出现萎缩现象,而与疼痛调节与压力反应相 关之区域则出现灰质体积增大现象。结果与前项功能性PET的推论一致。这项2010年9月发表于国际最高之疼痛医学杂志PAIN的妇女经痛 (primary dysmenorrhea)国际首见之研究更是轰动全球,此项经痛与大脑灰质关连之初步研究成果由国际疼痛医学会(International Association for the Study of Pain, IASP)第一时间同时对国际举行正式媒体新闻发表,迅即受到东西方主流媒体如美国有线电视新闻网(CNN)、美国广播公司(ABC)、时代杂志 (Time)等重视并加以快速报导,一时台湾与阳明大学之名及台湾尖端医学研究跃诸国际媒体医疗版的头条报导。同时透过即时之重要国际性新闻及科学与医学 网络电子传播及新闻媒体快速报导(如Time & CNN, ABC News, CBC News, Yahoo-global, Yahoo-UK, Yahoo-Canada, MSN-global, Med Page Today, Health Day, Google News, Bio Science Technology, Science Daily, AOL, Top News, India News, Phys Org, Medical News Today, Alpha Galileo, WebMD, First Science News, New Scientists, One News Page, JORBIT等平面及电子媒体和国际入口网站),更无远弗届地引起国际重视与社会讨论,不同国家的电视台及广播电台(如瑞典Sveriges Television及Sveriges Radio)都制作专题报导并讨论我们的重大发现,被誉为国际科学与医学突破性研究。这是有史以来第一次台湾的本土研究引起国际媒体如此的重视与热烈报 导。后续我们有系列更重要更具深度之研究成果即将发表。由于严重痛经之一般治疗方法效果有限,我们目前亦依据脑造影的结果发展新的治疗方法。国际疼痛医学 最高杂志PAIN (Berkley, 2011)的专论-“Don’t Dismiss Dysmenorrhea”,依据我们的研究报告,更呼吁医学界必须重新检视原发性痛经并且积极治疗之对策,并敦促美国国家卫生研究院(NIH)投入更多 的研究经费去全方位探究痛经对人脑及心智功能与疾病的影响。一个重要的原因是临床上许多女性罹患率高的疾病(如irritable bowel syndrome、fibromyalgia、major depression、temporomandibular disorder、rheumatoid arthritis、osteoarthritis、migraine headache with aura等)追踪其病史,很高的比例这些女性患者皆伴随有长期的痛经。其中多项功能性疾病如irritable bowel syndrome及fibromyalgia目前已证实是伴随有脑部的功能性(functional)与结构性(structural)的变化。因此痛经 造成的脑部功能性与结构性的改变是否导致女性容易罹患这些疾病将是未来的妇女身心医学重点主题。
2013年我们即将发表于Pain期刊的论文,我们发现PDM者其脑部灰质结构每个月在月经期(menstrual phase)与排卵期(peri-ovulatory phase)之间,都有巨观上可观察到的脑结构影像的快速改变。一个短暂的周期性疼痛日积月累地造成脑部的结构改变,可能与日后诸多功能性疾病有所关连, 因此必须重新了解PDM对女性各方面的长期影响,不能等閒视之。我们刻正以多方位的方式深入痛经与脑部可塑性及神经网络异常连结之详细病生理机转 (pathophysiological mechanisms),并且结合基因研究发展imaging genetics,同时根据这些脑造影的研究发展新的治疗方法。目前诸多重要研究成果,逐步发表论文中。
我们也同时开发使用重复性穿颅磁刺激(rTMS)来治疗慢性的疼痛的新治疗方法。我们发现使用rTMS可治疗并减缓医学上难以解释之顽固型疼痛症候群 (Medically Unexplained Symptom of Pain by DSM-IV) ,本项重大突破此刻正在国际精神医学杂志审稿中。目前我们更发展tDCS在疼痛的治疗应用,初步实验性疼痛之常模研究结果,效果相当好。除了未来将应用于 严重的PDM进行临床研究之外,日后我们也会尝试将此项新的治疗技术用于药物无法控制(drug refractory)的慢性疼痛疾患。





特殊专利技术之发展,我们亦研发脑机接口(Brain-Computer Interface)用来协助伤残患者之意念传达及控制周边辅具,全新的创意成功获得国内外数项重要专利。。


对阳明大学高等教育及研究人才之培育, 为了培育跨领域之人才及培养新一代的后进,我们充分融合国立阳明大学及台北荣民总医院相关研究人力及资源。更重要的,在阳明大学吴妍华校长及前两任医学院 院长何桡通及李建贤教授的大力支持下,经过三年的努力通过教育部的审核及筹备,本人在2006年于医学院经三年的努力催生成立国内第一个专注在临床及转译 神经精神医学之『脑科学研究所』,作育新世代脑科学硕博士研究生与后进(http://bml.ym.edu.tw/ibs/),其中一个重要目标就是培养临床脑神经精神医师科学家。
一流大学、顶尖研究中心与国家卓越医学中心之教学研究及服务,三方面个人都尽到最大的努力。而个人所指导的博士毕业生与博士后均有亮丽的成就,分别包括 Science科学杂志论文的第一作者及中央研究院年轻学者着作奖目前任教于经科学研究所的郭文瑞副教授、十大杰出女青年任职于神经科学研究所之郑雅薇副 教授、吴大猷杰出青年研究奖目前任教于中央大学电机系所之李柏磊教授、以及发表国际轰动之痛经论文目前任教于脑科学研究所之杜政昊专案助理教授。阳明大学 与神经科学最相关的生命科学院神经科学研究所所长郭文瑞副教授及医学院之脑科学研究所所长林永炀教授,分别为个人早期指导的第一个博士毕业生及长期栽培的 临床脑磁波学专家。个人所带领的荣阳团队以及早年指导的一般博士生及医师博士生与博士后,目前许多任教于阳明大学与其他公私立大学,也已升任教授或副教 授,在台湾联合大学系统(University System of Taiwan, UST)中之脑科学研究中心及本校的脑科学研究中心(Brain Research Center)亦扮演非常重要的角色。


跨机构之科技团队整合, 我们于2005年完成教育部第一届四年期大学学术追求卓越计画「人脑探索计画:从基因到认知研究」,也执行阳明荣总学区与交通大学之跨校院脑科学研究计画 ─「人脑资讯之研究与应用」,借由双边的密切合作,结合交通大学在工程科技与电子资讯以及阳明大学/台北荣民总医院在脑科学及脑功能造影并神经精神医学等 领域之师资并研究人员阵容、研究设备以及经验累积,在中枢神经系统动态分析、中枢神经系统形态分析、脑波驱动系统、及心智负载之仿真与探讨等研究方面已有 相当的研究成果与心得。也通过国家卫生研究院中心计画:『整合性神经造影与神经资讯研究中心(Research Center for Integrative Neuroimaging and Neuroinformatics)』,担任计画总主持人。另外也参与阳明荣总学区之脑科学研究团队亦与中央大学认知神经科学研究人员共同提出「脑与语 言」合作计画。我们于今年执行完毕四年期的国科会大学学术追求卓越延续计画「情感性精神症之多形式脑造影研究」精神医学整合型计画,本人担任计画总主持 人。这些研究除了奠定我们在脑神经科学研究上的基础,也是我们建立临床应用等相关训练的踏脚石。在与台湾联合大学四校系统合作下,本人也曾担任联合大学 (UST)脑科学研究中心(BRC)主任,个人长年来凝聚医数理工之人才进行多角度多层面及多方向之整合。


学术成就之综和参考
长期以来个人努力结合及培养训练认知科学、神经科学、临床神经精神医学、医学工程、脑资讯科学、数学、及物理学的跨领域研究团队,目标从基础脑认知功能的 机转探讨到临床疾病的脑部病生理机制的研究。以下简述近几年来个人及所领导与规划的实验室多年来科技研发在临床应用、学术研究领域之建立及技术开发几个方 向重要研究主题及研发成果,每一个项目我们都有多篇论文发表在该专业领域的顶级或最高之SCI学术杂志以及国际专利(有上标*号者为通讯作者)。



最近五年的重要研究与建树

我 们延续之前对人脑神经可塑性(brain neuroplasticity)之转译脑科学与医学之研究,最近五年持续发展之前几个重要的脑科学及脑功能造影(brain imaging)之研究路线,包括精神医学(major depression, bipolar disorder and schizophrenia)及耳神经医学(Otology)疾病之脑可塑性研究,尤其后者我们最近报告指出突发性感觉神经性耳聋其发病开始之MEG大脑 健侧优势反应侧化指数,可做为临床短中长程预后(prognosis)之预测指标(prediction index) (Li et al., NeuroImage, 2013及Li et al., PLoS One, 2012),这是脑科学及脑造影学应用在耳科医学的重大成果,是国际上首次的发现。
自从2009年有幸荣获校方及所有校务谘询委员一致推荐并遴选为阳明脑神经科学领域之特聘教授以来,前四年我们的努力都在几个新兴计画的受试者招募、实验 本身及各种研究数据之收集与阶段性的初步分析,每项研究规画都是历经四年多许多同仁与学生的默默耕耘与努力,而于今年的第五年已逐渐开花。所有计画之相关 成果都在陆续送审发表中,重要的成果未来将逐一在国际脑科学界及医界展现。
以下仅就个人及所带领的奠基于台北荣总之整合性脑功能研究小组(Integrated Brain Research Unit)及研究团队的最近五年内的诸多研究领域,其中完全新颖且最富原创性(me-unique as opposed to me-too or me-different studies) 的计画及个人认为在未来自己对脑科学及医学贡献影响最大的三项特殊研究领域简述并说明。这三项研究领域也是个人日后全力专注的计画,以医学及脑科学的角度来探讨社会中的重要议题。


1. 原发性痛经其脑之变异(Brain Alterations in Primary Dysmenorrhea)
女性占地球上人类的一半人口,而原发性痛经(Primary Dysmenorrhea, PDM)是在青春期后女性盛行率相当高的一项疾病,发生于近九成的台湾青少女身上,而检视各国文献,全球平均超过75%之女性人口有过PDM,这是医学上 唯一有罹患疾病(ICD-9-CM-625.3)的人口比例远高于健康者的医学困惑。根据2005年一项在加拿大的研究,有60%的成年女性(十八岁以 上)符合PDM的诊断,其中的51%其日常生活的活动因经痛而受到限制,甚至有17%的原发性痛经患者因此无法上学或上班,此种因经痛导致无法工作的状况 据估计每年在美国造成数十亿美金的损失。长期的周期性经痛被证实与焦虑及忧郁有显着的相关性存在,压力情绪亦会增加经痛的发生率。此外临床上须多功能性疾 病(functional disorders; 如fibromyalgia, irritable bowel syndrome, idiopathic low back pain syndrome等),女性罹患率是男性之2-3倍,并且高达84%的fibromyalgia患者均有长期的PDM问题。由此可见,PDM在心理、生理 及社会层面均影响钜大,所付出的医疗及社会成本在目前全民健康保险财务状况日渐拮据下,更是一笔庞大的负担。然而,尽管原发性痛经在青春期后女性的高盛行 率及相关共病(comorbidity),在2009年世界卫生组织 (World Health Organization, WHO) 发表的妇女与健康报告书(Women and health: today's evidence tomorrow's agenda)中,却对此议题只字未提,由此可见,PDM是一个被过度忽视但着实影响深远的疾病,我们发展本项主题性研究的目的即是借由探讨原发性痛经病 患的脑部功能性与功能性并神经网络连结之变化,唤起社会普罗大众的注意,并协助相关单位妇女卫生政策的制定。
为探究长期PDM所造成的中枢神经系统机转缺失,我们之前的小规模小经费的研究共发表四篇系列PET(positron emission tomography)、MEG(magnetoencephalography)及MRI(magnetic resonance imaging)与月经周期或特别与PDM有关之论文。而2009年及2010年分表发表了两篇关于原发性痛经对脑部功能及结构改变的重要先驱研究报告(Tu et al., NeuroImage, 2009及Tu et al., Pain, 2010)。 第一项研究是以正子扫描(PET)显示原发性痛经患者相较于无痛经者,其疼痛处理相关的脑区会产生葡萄糖代谢的变化,可发现视丘(thalamus)-眶 额叶(orbitofrontal cortex)-前额叶区的代谢升高,而背旁侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex)、运动前区(premotor area)及后脑岛(posterior insula)则出现代谢降低的现象,这个结果也显示情绪相关回路的调控失常可能会放大负面情绪,进而造成原发性痛经患者其情绪上与疼痛感知上的变化。有 鉴于原发性痛经妇女长期遭受周期性再发疼痛刺激,因此我们更进一步针对原发性痛经可能造成之脑部形态学变化,于是第二项研究以磁振造影(MRI)脑结构影 像并以体素为基础之型态学(voxel-based morphometry, VBM)技术分析,证实了原发性痛经患者其疼痛调节及与压力反应相关内分泌系统的脑区有灰质体积变大的现象,而疼痛传递与情绪调节区域的灰质体积则出现萎 缩,这可能是造成原发性痛经患者对于疼痛过于敏感并产生过度负向情绪之重要机转之一。此项国际上首见之经痛与大脑灰质关连之初步研究成果2010年发表于 国际疼痛医学之最高学术杂志PAIN。这项研究于2010年9月由国际疼痛学会(International Association for the Study of Pain, IASP)以正式的国际媒体记者发表会向国际发声而轰动全球。之后,我们2013年在PAIN发表另一项研究成果,显示年轻之PDM女性,其脑部灰质结构每个月 在月经期(menstrual phase)与排卵期(peri-ovulatory phase)之间,都有巨观上可观察到的脑结构影像的快速改变。一个短暂的周期性疼痛日积月累地造成脑部的结构改变,可能与日后诸多功能性疾病有所关连, 因此必须重新了解PDM对女性各方面的长期影响,不能等閒视之。我们也根据我们的系列研究,于今年一本妇女月经相关医学的专书中发表了一个章节。
再接再厉,在国科会性别科技专案计画之多年期计画经费支援下,我们与台北荣总妇产部赵湘台主任继续长期的合作,即将进入第三年的整合型计画。在此整合型计 画的架构下,我们进行了较完整的广度及深度兼具之多方位研究,我们从phenotype-endophenotype- genotype三个层次建构了主题性研究,并且积极发展Imaging genetics研究平台,将基因研究的发现与脑造影(brain imaging)结合。2013年10月份IASP在其Pain: Clinical Updates期刊中更专题讨论Primary Dysmenorrhea: An Urgent Mandate,特别报导我们系列脑造影之研究,意义非凡。

2016年3月7日举行国内阳明大学暨台北荣民总医院联合记者会
https://web.ym.edu.tw/files/14-1133-26306,r1-1.php
https://www.vghtpe.gov.tw/News!one.action?nid=1499&gcode=A05



2. 性别不悦症(变性慾)者其身脑心之神经学机里(The neural bases of the body-brain-mind axis in gender-dysphoric (transsexualism) disorder)
人类的文明史,几乎所有目前我们认为的基本人权都是先人历经千辛万苦与流血牺牲所争取来的。根据台大医学院精神部胡海国教授之统计,台湾约有一百六十万人 有性别认同的问题,其中约有四十万人有意愿做变性的处置包括贺尔蒙治疗或变性手术。从左手撇的被歧视而变为自然、同性恋(homosexualism)之 从被排斥以致目前广由不同国家社会接受、以企现今之变性慾(transsexualism)在社会及宗教之污名化(stigmatization)乃至逐 渐被接受为人类社会的正常变异,并经由立法保护更见一斑。2011年美国通过对LGBT(Lesbian, Gay, Bisexualism, and Transsexualism)特殊团体之人权法案之共识,之后澳洲通过”Gender X”立法,允许国民在医师的诊断书之下可自己决定护照上登录的自己的认同性别,然后阿根廷2012年旋即通过立法,让人民可自由选择其性别接受医学介入, 无须医疗诊断。无独有偶,台湾总统府于2012年人权委员会议讨论放宽变性手术之医疗相关法规。目前进行中之新版精神疾病诊断手册DSM-V也着手将以前 之Gender-Identity Disorder (GID)诊断更名为Gender Dysphoria (GD),就如同homosexualism已不再是精神医学的疾病般,目前国际精神医学界此刻也在讨论是否应将GID或者GD从精神疾病中除名。然而, 目前对于性别认同和性取向的神经学机转尚不明了。
我们于四年多前开始于台北荣总与精神部李莺乔主任(台北荣总之变性慾精神医学专家)及妇产部赵湘台主任(变性手术及荷尔蒙治疗专家)形成研究团队,在计画 经费时有时无的拮拒情况下,逐步收集并经两年追踪(现行医疗法规)确诊之变性慾(Transsexuals, TXs)案例,一起进行台湾第一个探讨变性慾者其脑部机理之多方位系列研究。借由最先进的神经影像技术,包括: 功能性磁振造影(fMRI) 、脑部型态测量 (brain morphometry) 、连结分析(connectivity analyses) , 以及扩散频谱磁振造影 (diffusion tensor imaging, DTI)研究脑部的功能性和结构性之变化,并结合临床心理行为的评估,及特殊的实验设计以探讨其中可能的神经学机转。我们募集男女同性恋者和变性慾症患 者,另有男女异性恋者为对照组。特别检视受试者在情色刺激下脑部的报偿系统(rewarding system)、镜像神经元系统(mirror neuron system)、社交神经网络(social brain network)以及与性兴奋(sex arousal)、性取向(sex orientation)和性别认同(gender identification)有关的神经网络的关联。并且研究resting-state fMRI来探讨变性慾者其brain-state与mind-state的对应关系。我们更追踪变性慾症患者,在治疗前、荷尔蒙治疗后以及变性手术后等阶 段施后,进行行为和神经造影的研究。研究之结果将呈现性取向、性别认同以及变性慾症患者在荷尔蒙治疗和变性手术后脑部可塑性之中枢机转,希望能提供未来医 疗及国家立法之参考。
目前系列研究之第一篇论文已于PLoS One接受发表(Hsiao-Lun Ku, Chia-Shu Lin, Hsiang-Tai Chao, Pei-Chi Tu, Cheng-Ta Li, Chou-Ming Cheng, Tung-Ping Su, Ying-Chiao Lee, Jen-Chuen Hsieh*. (2013). Brain signature characterizing the body-brain-mind axis of transsexuals, PLoS One, 8(7), e70808.)。 在这篇论文中,我们有非常严谨的临床心理研究,重要的发现是与正常异性恋者相比,GID者其性别分化表征与性兴奋相关之神经结构VTA(ventral tegmental area)与处理社会排斥、冲突侦测、及对惩罚的适应调整有关之前扣带回(anterior cingulate cortex)之几个特异次的脑区(specialized subregions),相互形成高度的神经网络连结。我们认为这是长期社会学习在脑部巨观层次(macroscopic level)的神经网络印记(imprint或brain signature),变性慾者脑部的功能网络的表征(brain state)反应了其社会身心状态(mind state)。我们认为这种巨观层次的之Hebbian-like神经连结,是一种长期学习下脑部的系统记忆(system memory)。显示出transsexuals的脑与心是处于性别认同与生理性别之不协调之痛苦中,”A brain in suffering mirrows a mind in pain”。这是国际上第一篇研究人数最多,而且以整体变性慾为一个族群单位,针对变性慾者其psychosocial brain之resting state-fMRI之神经网络(neural network)研究。本研究已受到国际媒体高度关注,并且在2013年8月于电子科普期刊-My Science work (https://www.mysciencework.com/omniscience/psychosocial-stress-and-the-transsexual-brain)中以专栏报导本实验室对于变性慾研究之结果。此外,我们亦于2013年10月09日举行国内阳明大学暨台北荣民总医院联合记者会,向大众公 布我们的研究成果
https://web.ym.edu.tw/files/13-1133-2100-1.php
http://mag.udn.com/mag/life/storypage.jsp?f_MAIN_ID=128&f_SUB_ID=3502&f_ART_ID=480048;
我们期待这个脑科学研究报告,对台湾社会人权及医疗立法,在未来会有指标性的贡献。
其他重要的研究发成果,我们刻正陆续送出至重要精神医学及神经科学学术期刊审查发表中。




3. 以艺术与脑(Art & the Brain)之神经可塑性探讨美学之神经学基础(Neuroaesthetics)
截至目前大部分有关艺术与脑的研究受限于研究对象以及研究方法,仅针对特定艺术领域进行研究,未能从更全面性的角度阐释艺术性之脑部表征,也就是内在的艺 术境界于长期艺术薰陶下获得提升时,人脑发生相对应的变化。过去诸多研究皆探讨单一艺术领域专家(如钢琴家)针对单一艺术材质(如音乐旋律)在特定脑功能 (如音律知觉与运动)方面与对照组之差异。这些比较往往仅能凸显与个别艺术技能有关之神经系统变化。另一方面,当探讨艺术美学的神经机制时,也仅探讨这些 艺术家在被动欣赏作品或做美丑判断时的神经学机制。因此这些研究并未能深入反应有关艺术心灵养成的核心议题。
由于自己是个业馀的小提琴与钢琴爱好者,于四年前我开始进行艺术与脑之计画规画与研究。我们与台北国立艺术大学(Taipei National University of Arts)建立长期合作,针对各种艺术专家的美学(aesthetics)经验及长期专业训练(professional training),探讨其脑部经过复杂学习(complex learning)的脑可塑性(brain plasticity)。这是在神经科学领域内非常重要的一环。我们从以下的方向解答与艺术心灵相关的心智功能:

a. 表征的对应:以长期艺术训练为主的复杂学习经验如何形塑人脑之功能与结构。
b. 差异的存在:与艺术美学相关之认知心理功能(如同理心)与特质(如绝对音感)的个体差异如何反映于脑部可塑性程度。
c. 经验的影响:艺术心灵之领域共通性与领域特异性如何反映在人脑功能与结构上的变化。
d. 发展的历程:长期艺术训练所培养之艺术性(artistry)与人脑的神经可塑性变化之关联性。
至今国内外还未有研究如本计画般,整合几大类型的长期艺术学习及经验来探讨复杂学习对大脑巨观网络之的影响。

1.美术领域

4.音乐领域-弦乐专长

2.舞蹈领域

5.音乐领域-声乐专长

3.音乐领域-钢琴专长

6.对照组(健康男╱女受试者)


不同于过往只探索单一艺术专长的脑功能研究,我们深入探讨:

1. 与艺术心灵有关之脑部表征的领域共通性(domain-general)与领域特异性(domain-specific)。我们的研究涵盖美术、舞蹈、器 乐(主修钢琴或小提琴)以及声乐等不同艺术专长之艺术学生,探讨长期艺术训练下所养成的共通艺术内涵(如更具深度的同理心empathy与体现 embodiment)有关之人脑可塑性,这部份将反映其领域共通性。也同时探讨与其各自擅长的艺术技能有关的人脑可塑性,这部份则反映其领域特异性。借 由比较各种艺术领域专家之同与异,使我们能从更宏观的角度探讨艺术心灵的本质与对应之脑部表征。

2. 「艺术性」(artistry)作为艺术涵养之核心部份,其脑部表征至今仍尚未阐明。我们将对上述受试者建立大规模的心理与行为数据库 。本计画将分析人脑可塑性变化与这些艺术性表现指标之关连性,有系统地阐明长期训练下个体艺术性提升对应之脑部表征。
进一步解析艺术心灵的脑科学基础,将有助于将认知神经科学与教育理论结合,作为未来艺术教育(乃至人文领域教育)之神经教育学(Educational Neuroscience)基础。因为艺术是人类文明社会中不可或缺之一环,我们对艺术性之提升与艺术美感养成等议题之专注,也能对社会神经科学 (Social Neuroscience)领域注入贡献。而我们在长期训练与经验影响人脑的神经可塑性这个主题上建立的知识与技术,将有助于复建医学的应用,并且开启未 来一系列以长期复杂学习经验为主轴之人脑可塑性研究。
我们目前成果已逐渐展现,前期数年的努力于今年发表系列论文之第一篇于PLoS One (Chia-Shu Lin, Yong Liu, Wei-Yuan Huang, Chia-Feng Lu, Shin Teng, Tzong-Ching Ju, Yong He, Yu-Te Wu, Tianzi Jiang, Jen-Chuen Hsieh*. (2013). Sculpting the intrinsic modular organization of spontaneous brain activity by art. PLoS One, 8(6), e66761)。 这一篇论文是国际上第一个以图论(Graph Theory)结合resting-state fMRI(静息态功能性磁振造影)的方式,探讨专业画家、钢琴家及舞蹈家他们脑部与艺术美学经验并专业训练相关之神经网络连结与神经模组(module) 之异同(见下图)。我们认为这种巨观层次的之Hebbian-like功能性神经连结(functional connectivity),是一种长期学习下脑部的系统记忆(system memory),更反应了不同艺术型态(artistic forms)的特质。
除了正在进行中更完整的实验外,诸多重要的论文陆续投稿于重要之神经科学学术期刊审查及发表中。





2009年以前所建立之脑科学研究与技术领域

下面所列研究及技术发展领域,都建立于2009年之前。目前实验室仍然继续进行数项路线的研究,尤其有关疼痛及神经可塑性以及精神医学。


1. 疼痛医学与传统医学针灸脑造影之研究
美国国会订定本世纪的第一个十年为「疼痛控制与研究的十年」(Decade of Pain Control and Research),并拨款以改善慢性疼痛照护与扩展疼痛研究疼痛及疾病所引起的运动障碍。疼痛是领床上最重要的议题之一,其消耗的医疗资源在欧洲每年约 两兆欧元,于美国约1.5兆美金。疼痛与脑部的互动与可塑性息息相关,且长期以来的脑造影研究以确认长期慢性疼痛会造成人脑结构与功能的变化。在疼痛的研 究上我们对各种表皮性、肌肉性、神经性及内脏性实验性疼痛以系统的方法研究发表系列有关之脑部疼痛神经网络,并探讨各种临床疼痛症候群的脑部表征。我们目 前已清楚掌握到脑部处理不同性质及不同器官系统疼痛的神经网络。我们也发表系列从动物至人类之针灸脑造影研究。个人早期有关慢性神经性病变疼痛及头痛导致 人脑的功能病变的研究是领域中之经典研究,其中一篇最多引用次数已达505次(Hsieh, J. C., Belfrage, M., Stone-Elander, S., Hansson, P., & Ingvar, M. (1995). Central representation of chronic ongoing neuropathic pain studied by positron emission tomography. Pain, 63(2), 225-236.)。 其他几篇重要疼痛脑造影平均都是超过百次的引用次数(Hsieh et al. 1996~1999)。同时我们也应国际疼痛医学泰斗Prof. Patrick D. Wall之邀于Textbook of Pain (2nd ed.) 特别写了一章Pain Imaging之专文。我们2010年9月发表的妇女经痛(primary dysmenorrhea)研究更是轰动全球,由国际疼痛医学会(International Association for the Study of Pain, IASP)第一时间同时对国际举行正式媒体新闻发表, 迅即受到东西方主流媒体如美国有线电视新闻网(CNN)、美国广播公司(ABC)、时代杂志(Time)等重视并加以快速报导,更无远弗届地引起国际重视 与社会讨论,被誉为国际科学与医学突破性研究。2011国际疼痛医学最高杂志PAIN (Berkley, 2011)的专论依据我们的研究报告,更呼吁医学界必须重新检视原发性痛经,并敦促美国国家卫生研究院(NIH)投入更多的研究经费去全方位探究痛经对人 脑及心智功能与疾病的影响。一个重要的原因是临床上许多女性罹患率高的疾病(如irritable bowel syndrome、fibromyalgia、major depression、temporomandibular disorder、rheumatoid arthritis、osteoarthritis、migraine headache with aura等)追踪其病史,很高的比例这些女性患者皆伴随有长期的痛经。我们的系列针灸脑造影的研究也是国际上先驱的研究,对针灸的脑机转贡献良多,被引用 的次数176次(Hsieh et al., 2001)。
2. 脑部可塑性之研究
在有关感觉及运动控制之脑中枢机转及相关可塑性研究,临床上病人脑部在罹患各种中枢或神经疾病或创伤后的脑中枢可塑性是另一项计画重点。疾病所导致的运动 障碍的研究上,我们致力于中枢或周边神经受伤后脑部的各种功能性与结构的变化。我们之前发现周边臂神经丛损伤后脑部会重新功能组态而不再使用跨脑半球的抑 制机转(interhemispheric inhibition),紧接着我们又发现急性感觉神经性耳聋的病人其跨脑半球的听结优势处理变成以健侧之脑半球处理为主,这些都是国际上的首度重大发 现,我们发表于临床神经医学领域之顶尖杂志Annals of Neurology。我们之前也深入脑部运动之学习及控制,以复杂系统(Complex system)理论,分析运动神经系统之动态(Brain dynamics)。我们发现人脑在完全没有意识到的情况下,处理许多复杂的运动控制机转,并且因应神经疾患的状况而自动塑造其功能组态 (Functional organization)。透过这些研究我们可以用最新的人脑研究高科技,寻求脑部的病生理机制及直接从脑部治疗的可能性,以提供医疗及复健的策略。早 期我们研究运动与听觉系统的可塑性(neuroplasticity),目前我们则已完成诸多艺术专业对脑部的可塑性,未来我们将探讨艺术治疗如何用于临 床来加速脑部损伤复健的机转及策略。我们最近报告指出突发性感觉神经性耳聋(acute sudden sensorineural hearing loss)其发病开始之MEG大脑健侧优势(healthy-side dominance)反应侧化指数(laterality index),可做为临床短中长程预后(prognosis)之预测指标(prediction index) (Li et al., NeuroImage, 2013及Li et al., PLoS One, 2012),这是脑科学及脑造影学应用在耳科医学的重大成果,是国际上首次的发现。
3. 妇女身心医学及女性贺尔蒙对人脑情绪与认知之脑造影研究
在二十一世纪国际脑科学的时代,同时此刻在重视女性医学与意识认同的台湾科学与医学界及国科会的重点计画推动下,国内有关女性贺尔蒙与心智互动或对中枢脑 神经的脑部机理的探讨则付阙如或者极少。最近的研究显示,女性动情激素(estrogen)的高低会影响人的行为。我们之前利脑磁图(MEG)研究月经周 期不同荷尔蒙浓度与前额叶活性间的关系,发现荷尔蒙浓度的变化会影响与趋向避离等情绪相关的左右大脑前额叶活性。女性大脑在面对月经如此剧烈之周期性贺尔 蒙变化的压力下, 会以自动动态性改变左右大脑半球的优势化来应对(coping)。月经期时, 左大脑的相对优势活性能够让女性有更正向的驱力来处理调适(Huang et al., 2007-2008)。此项研究将有助于我们了解月经期间情绪调控的脑部基本表现。因为抑制行为与情绪调控(emotional regulation)和回馈系统(rewarding system)密切相关,所以我们深入研究荷尔蒙浓度变化影响大脑前额叶反应抑制处理(inhibitory)过程。我们与台北荣总妇产部及精神医学部合 作已发表系列论文,广为十几种国际电子科学及医学媒体如国际知名的New Scientist 报导。
而在育龄妇女身上,原发性痛经可说是最常见的妇科失调。患者于经期来临时下腹部会有收缩痛感,持续约二十四至七十二小时不等。根据调查,台湾有近九成的青 少女有原发性痛经问题。在全球不同国家或地区所做的研究调查发现,青少女四到九成有过原发性痛经的经验,而且有15%到20%的女性会因为严重痛经而无法 工作或上学。追踪调查发现,九成19岁女性有原发性痛经经验,而到24岁时还有近三分之二的盛行率,且其中仍有4%会因为严重痛经必须卧床而无法工作。此 种因经痛导致无法工作的状况据估计每年在美国造成二十亿美金的损失。先前的研究也显示原发性痛经与焦虑、忧郁等情绪失调亦有显着关系。因此研究原发性痛经 患者之中枢神经变化对妇女卫生实有重大意义。于2009年于NeuroImage国际SCI期刊,我们发表了全球第一个应用正子断层扫描 (positron emission tomography, PET)来针对中枢神经活性与原发性痛经之临床表征关联性的研究结果。透过注射葡萄糖之类似化合物『氟化去氧葡萄糖(2-deoxy-2-[18F] fluoroglucose, FDG)』来度量脑部之葡萄糖代谢以作为区域神经活性指标,结果发现原发性痛经患者其经痛会活化框上皮质区(orbitofrontal cortex)、中侧前额叶皮质区(medial prefrontal cortex)、及视丘,而背旁侧前额叶(dorsolateral prefrontal cortex)、次级体感觉区及后脑岛则出现活动降低的现象。这个结果显示情绪相关回路的调控失常可能会放大负面情绪,进而造成原发性痛经患者其情绪上与 疼痛感知上的变化。
再者,先前研究不仅显示长期慢性疼痛刺激会造成脑部型态学上之塑形变化,脑部亦会在短短几天之内就对运动训练、热痛刺激、甚或是重复性穿颅磁刺激产生型态 变化。有鉴于原发性痛经妇女长期遭受周期性再发疼痛刺激,因此我们更进一步于2010年针对原发性痛经可能造成之脑部形态变化,于国际疼痛医学最高SCI 杂志PAIN发表全球首次之体素根基型态(voxel-based morphometry, VBM)分析研究结果。我们发现原发性痛经患者之情绪调节与脏器感觉相关区域灰质体积出现萎缩现象,而与疼痛调节与压力反应相关之区域则出现灰质体积增大 现象。这个结果显示原发性痛经患者脑部形态学变化可能亦与其情绪上与疼痛感知上之变化有关。此项国际上首见之经痛与大脑灰质关连之初步研究成果,广泛受到 东西方主流媒体如美国有线电视新闻网(CNN)、美国广播公司(ABC)、时代杂志(Time)等重视并加以报导。同时透过即时之重要国际性新闻及科学与 医学网络电子传播及新闻媒体快速报导(如Time & CNN, abc NEWs, CBC news, Yahoo-global, Yahoo-UK, Yahoo-Canada, MSN-global, Med Page Today, Health Day, Google News, Bio Science Technology, Science Daily, AOL, Top News, India News, Phys Org, Medical News Today, Alpha Galileo, WebMD, First Science News, New Scientists, One News Page, JORBIT等),轰动全球更无远弗届地引起国际重视与社会讨论,被誉为国际科学与医学突破性研究。最近一期之国际疼痛医学最高杂志PAIN (Berkley, 2011)的专论依据我们的研究报告,更呼吁医学界必须重新检视原发性痛经,并敦促美国国家卫生研究院(NIH)投入更多的研究经费去全方位探究痛经对人 脑及心智功能与疾病的影响。一个重要的原因是临床上许多女性罹患率高的疾病(如irritable bowel syndrome、fibromyalgia、major depression、temporomandibular disorder、rheumatoid arthritis、osteoarthritis、migraine headache with aura等)追踪其病史,很高的比例这些女性患者皆伴随有长期的痛经。
除此之外,我们刻正深入研究经前症候群(Premenstrual Syndrome)与经前不悦症(Premenstrual Dysphoric Disorder)之脑部病生理机转与治疗发展,继续投入妇女身心医学研究工作。
4. 中文语系之脑神经网络机转之系统性研究
在脑与语言处理方面,我们先建立中文语系之脑神经网络机转之系统性研究,同时采取跨语言研究的比对方式。大脑语言处理的跨语言研究可以帮助我们区分语言特 定及语言共通的神经处理机制。在正常族群与脑伤族群的语言处理的研究,除了探究了可能的处理能力的变异范围,同时也触及了神经行为可塑性的议题。我们的造 影研究结果指出,中文辨识过程中的字形、字音及字义处理历程是由广布于大脑左下额叶、左上颞回、左颞-顶叶联合及左颞-枕联合皮质等区域的神经网络联合完 成。其中位于左大脑的颞-枕叶交接处以及运动前区在中文字处理上似乎有语言特定的处理性质。我们针对文字阅读的每一项因素,逐一检验脑部的处理。最后,透 过正常人语言处理的脑造影研究结果,将佐以脑伤者语言处理缺陷的临床证据,在跨语言比较的架构下,我我们发现不论是书面语、口语或手语,大脑在处理各种语 言过程中的基本架构大致雷同,但是却存在不同语系各自的特异处理机制。国内第一批年轻的认知神经科学加及年轻学者有关脑造影的训练极研究,绝大部份皆源自 本实验室的培养。这方面的研究属于早期的研究目前论文引用率约45~65次 (Kuo and Lee et al., 2003~2004)。
5.人脑运动神经系统神经动力学(neurodynamics)与运动系统神经及疾病之研究
有鉴于运动系统在临床上的重要性,我们之前建立功能性磁振造影(fMRI)的技术并且研究正常人及神经系统受损的病人其脑部可塑性,其中部份技术性及科学性研究成果已分别发表于SCI 生医影像医学及脑功能造影领域最高杂志NeuroImage及临床神经学领域最高杂志Annals of Neurology。我们建立并发展全头型脑磁(MEG)的技术平台,针对脑部运动控制的脑动力学(Brain Dynamics),利用独立城份分析法(Independent component analysis)的技术,发展重要的单一事件(single trial)的事件相依去同步/同部诱发脑波(event-related desynchronization, ERD 及event-related synchronization, ERS)分析技术平台,发表于SCI 生医影像医学及脑功能造影领域最高杂志NeuroImage (Lee et al. 2003, 引用率27次)。并且用于探讨巴金森氏症(Parkinson Disease)之脑部病神经生理及其它中枢或周边神经的运动疾障以探讨脑神经的reorganization 及plasticity。除此之外我们亦发展复杂系统(complex system)的数学模式用于分析脑波深入神经系统的动态系统(dynamic system)表现。个人指导博士毕业生最近数年一系列有关小脑与事件时序(event timing)的论文也受到国际多方的重视,目前也应邀参与欧美跨国际的团队整合研究。
6. 神经经济学(Neuroeconomics)与决策(Decision Making)的脑功能造影研究
神经经济学是以大脑为研究物件的经济学。神经经济学的理论是由大脑实际上怎样思维的事实支配的。神经经济学是行为经济学的一个分支。行为经济学运用社会科 学的事实和概念来显示意志力、对他人的关心、计算能力的有限性、和生物是怎样影响经济行为的。社会科学是经济学、心理学、社会学、和人类学的邻近科学。神 经经济学运用大脑活动的事实扩展了行为经济学。神经经济学也称为一种新型的「试验经济学」。在试验经济学中,我们根据经济学的动机设立简单的讨价还价的游 戏和市场,用以检验理论和确定哪些变量导致经济后果。结果显示:在不确定赌局的预期阶段(翻牌之前),脑岛与基底神经节有最强烈的活动;而在经验阶段(翻 牌之后,得知输),右顶叶底部与额叶中回有最强烈的活动。这些研究我们与东吴大学心理系邱耀初副教授及中国医药大学校长黄荣村教授一起发展数年,已在国际 上有基本建树与口碑。最近我们团队的成员也是个人之前指导的博士生目前也是团队核心成员之一(Associate Professor. WJ Kuo)更有一篇相关论文发表于Science期刊。我们更多的系列论文刻正审核中。我们在BMC Neuroscience 所发表的探讨IOWA gambling task 之脑造影论文(Lin et al., 2008)目前名列高杂志之高下载率论文(highly accessed)榜,受到相当的肯定。
7. 镜相神经元系统(Mirror neuron system)之认知神经科学与临床神经精神研究
在社会神经科学中,镜相神经元系统目前被认为与人类学习及同理心有重要的相关。人脑中有一群叫做镜像神经元的细胞,可以让我们直接了解别人的动作、意图或 情绪,借此可以感受亲友的痛苦与欢乐为同理心与彼此模仿与学习的基础。而人类语言能力的创造,也可能与之相关。我们的系列疼痛感觉系统与运动系统及语言的 研究均与镜相神经元都有关连。我们发现镜相神经元与诸项神经精神疾病(如自闭症Autism)与性别差异有关。这些研究是目前新兴领域社会神经科学 (Social Neuroscience)中重要的一环。我们目前在社会神经科学的领域内,正积极发展有关人类道德意识之神经基础机理研究。更发展镜相神经元理论在临床 医学支应用研究
8. 精神医学精神分裂与情感性精神症之多形式脑造影研究
精神医学领域的疾病其中重要的精神分裂疾病之外当属二十一世纪三大最重要疾病之一的忧郁症。全世界约有3% ~ 5%的人患有情绪性精神疾病,其中以情感躁郁症及严重忧郁症为首。随人口年龄老化,老人医学流行病统计亦显示约有18~22%的轻度或重度的忧郁症。它们 在患者一生中造成许多重大的负面影响,例如高死亡率、丧失生产及收入、危害健康,甚至造成患者自杀。所以为了正确诊断躁郁症,这两种精神疾病在症状上的区 分就显得格外重要。我们于今年刚执行完毕四年期的国科会大学学术追求卓越延续计画「情感性精神症之多形式脑造影研究」精神医学整合型计画,本人担任计画总 主持人。计划涵盖四个主要方向,分别是有关 (1)神经授受器(serotonin, dopamine)及其生化反应的脑造影研究,技术上包含有单光子电脑断层摄影(SPECT)和核磁共振频普谱分析(MRS);(2)脑功能 (working memory, inhibitory control, attention, explicit and implicit emotional appreciation, language processing) 执行过程中的不同神经网络之动态讯息传递,技术上有脑磁图仪(MEG)及功能性磁振造影(fMRI)与脑电波(EEG)合并记录;(3)建构量化的脑形态 病灶分析, 技术上有磁振造影(MRI, voxel-based morphormetry, deformation-based morphormetry)及血流扩散造影(DTI);(4)情感性精神症神经传导物质的基因研究。我们希望能对这两项躁郁症精神疾病的致病机转及治疗方 法能提供进一步的讯息及了解。我们与精神医学部及核医部共同合作此计画,目前多篇论文刻正于国外重要学术期刊审查发表中。重大创新技术之一是成功建立神经 资讯学之疾病分类器以为疾病诊断及追踪疗效之新利器。我们确信已验出这些不同类情感性精神疾病其显性与潜藏特征之部份关连。更多的其他精神医学疾病之研究 如精神分裂及性别认同与变性问题也同时进行中。
9. 神经资讯学(Neuroinformatics)与脑资讯学(Brain Informatics)并神经影像学(Neuroimaging)之建立
A. 发展脑影像及神经资讯科技,建立临床躁郁症疾患脑结构模型,辅助医师诊断。
B. 利用脑电磁波仪,建立人脑情绪感知历程,区辨脑神经网络处理正向情绪与负向情绪之时序差异,并借以研究精神疾患。
C. 建构以网页为基础之正常人磁振造影影像数据库系统。
D. 建立人脑MRI结构及功能影像的数据库,建构国人之代表性人脑模版,并结合资讯科学技术分依不同年纪性别与疾病发展分类器,以为临床脑科学与认知神经科学之研究。
E. 建置神经医学影像及神经医学资讯先进技术平台,发展高科技脑神经造影与脑图技术 (如functional MRI, diffusional MRI, tractography, pharmacological MRI)。
F. 建立脑神经网络三度空间的功能与结构之理论模式 (如dynamic causal modelling for neural connectivity, mutual information for neural circuitries)。
G. 发展资料探勘(data mining)技术,结合结构影像与功能性资料,以建构兼具空间与时序之神经网络动态模型,并应用到临床精神疾病之模型。
H. 发展各种脑型态学之分析理论与模式及分类器(classifiers),分析大脑灰质白质与灰质弯曲复杂度,提供基础与临床之研究及诊断。
10. 神经工程脑机接口之技术开发:
肌肉神经损伤、肢体发育不全、脑部瘫痪、脊椎神经伤害、老年人、以及渐冻人等,经常具有肢体活动障碍的问题,使得这些病人无法自由的活动,进而影响到日常 生活的活动能力,甚至失去与外界沟通的能力。为了解决这个问题,一个受到重视的技术则是撷取大脑的神经讯号,辨识特定的脑波型态(brain signal pattern),以作为与外界装置沟通的管道,使这些病人可以不需要依靠周边神经和肌肉,仅利用脑部的讯号,就可以达到与外界沟通、传达讯息、自主行 动,以及自我照顾等目的,此种技术称之为『大脑人机界面 (brain computer interface, BCI)』。我们从人脑科学的研究中,开发了闪光刺激的时序安置及利用时间编码(temporal encoding)的技术,因此不像稳态视觉诱发电位(Steady-state visual evoked potential, SSVEP)系统,会有频宽限制的问题,此外,本系统可以同时在萤幕上显示多个闪光选项,具有优于sensorimotor mu rhythm 系统的资讯传输率。相较于目前世界上其他研究团队所发展之大脑人机界面系统,本统具有33.65 bits/min 以上的高指令传输率,而且具有容易量测、低成本、以及同时显示多个选项等优点,故非常适合推广于临床应用上 (本研发取得三项国内外专利,相关技术与应用继续发展中,本人担任计画主持人)。
11. 其他临床应用:创新的临床诊断于协助治疗决策之脑造影技术

1. 手术前脑功能区之定位以避免医源性手术伤害
2. 手术前脑病灶区之定位以协助神经外科手术
我们是国内最早且目前仍是唯一应用相关脑科学知识及脑造影技术于脑神经外科肿瘤手术前提供重要功能区定位之团队,此项应用目前更与神经外科手术导航系统结 合,以保护重要功能区。我们已累积超过三百多例的经验。在功能性脑磁振造影(fMRI)之技术方面,实验室研发自装式线上功能磁振造影分析系统,将耗费时 间的影像计算改善为即时性功能磁振造影分析系统,提供线上的影像重组、运动位移修正的影像重新排列及统计功能分析,该线上处理系统可提供医师即时的临床功 能性磁振检查回馈及功能性磁振造影的品管控制。也针对病灶区间(如癫痫)以MEG 脑造影技术定位不正常区以提供更精确之神经外科手术处理。
年度 论文名称
2018 Cheng CM, Wang SJ, Su TP, Chen MH, Hsieh JC, Ho ST, Bai YM, Kao NT, Chang WH, Li CT*. Analgesic effects of repetitive transcranial magnetic stimulation on modified 2010 criteria-diagnosed fibromyalgia: Pilot study. Psychiatry and Clinical Neurosciences 2018.
2018 Lee LC, Chen YH, Lin CS, Li WC, Low I, Tu CH, Chou CC, Cheng CM, Yeh TC, Chen LF, Chao HT, Hsieh JC*. Unaltered intrinsic functional brain architecture in young women with primary dysmenorrhea. Scientific Reports 2018;8(1):12971.
2018 Low I, Kuo PC, Tsai CL, Liu YH, Lin MW, Chao HT, Chen YS, Hsieh JC*, Chen LF*. Interactions of BDNF Val66Met polymorphism and menstrual pain on brain complexity. Frontiers in Neuroscience 2018;12:826.
2018 Chou CC, Mao WC, Huang CJ, Li CT, Su TP, Yeh CB, Huang SY, Lin FH, Chen LF, Hsieh JC*. Deficient emotional intelligence and dysfunctional early emotional prosody processing varying with the severity of auditory hallucinations in schizophrenics. Neuropsychiatry 2018;8(4):1297-1309.
2017 Low I, Kuo PC, Liu YH, Tsai CL, Chao HT, Hsieh JC, Chen LF, Chen YS. Altered brain complexity in women with primary dysmenorrhea: A resting-state magneto-encephalography study using multiscale entropy analysis. Entropy 2017;19(12), 680.
2017 Lee PS, Low I, Chen YS, Tu CH, Chao HT, Hsieh JC*, Chen LF*. Encoding of menstrual pain experience with theta oscillations in woman with primary dysmenorrhea. Scientific Reports 2017;7(1):15977.
2017 Wei SW, Chen LF, Lin MW, Li WC, Low I, Yang CJ, Chao HT, Hsieh JC*. The OPRM1 A118G polymorphism modulates the descending pain modulatory system for individual pain experience in young women with primary dysmenorrhea. Scientific Reports 2017;7:39906.
2016 Lin YJ, Kung YY, Kuo WJ, Niddam DM, Chou CC, Cheng CM, Yeh TC, Hsieh JC, Chiu JH. Effect of acupuncture ‘dose’ on modulation of the default mode network of the brain. Acupuncture in Medicine 2016;34(6):425-432.
2016 Wu TH, Tu CH, Chao HT, Li WC, Low I, Chuang CY, Yeh TC, Cheng CM, Chou CC, Chen LF, Hsieh JC*. Dynamic changes of functional pain connectome in women with primary dysmenorrhea. Scientific Reports 2016;6:24543.
2016 Wei SY, Chao HT, Tu CH, Lin MW, Li WC, Low I, Shen HD, Chen LF, Hsieh JC*. The BDNF Val66Met polymorphism is associated with the functional connectivity dynamics of pain modulatory systems in primary dysmenorrhea. Scientific Reports 2016;6:23639.
2016 Wei SY, Chao HT, Tu CH, Li WC, Low I, Chuang CY, Chen LF, Hsieh JC*. Changes in functional connectivity of pain modulatory systems in women with primary dysmenorrhea. Pain 2016;157(1):92-102.
2016 Mao WC, Chen LF, Chi CH, Lin CH, Kao YC, Hsu WY, Lane HY, Hsieh JC*. Traditional Chinese version of the Mayer Salovey Caruso Emotional Intelligence Test (MSCEIT-TC): Its validation and application to schizophrenic individuals. Psychiatry Research 2016;243:61-70.
2016 Li CT, Hsieh JC, Huang HH, Chen MH, Juan CH, Tu PC, Lee YC, Wang SJ, Cheng CM, Su TP. Cognition-modulated frontal activity in prediction and augmentation of antidepressant efficacy: A randomized controlled pilot study. Cerebral Cortex 2016;26(1):202-210.
2015 Li CT, Tu PC, Hsieh JC, Lee HC, Bai YM, Tsai CF, Wang SJ, Hsu JW, Huang KL, Hong CJ, Su TP. Functional disconnection in the prefrontal-amygdala circuitry in unaffected siblings of patients with bipolar I disorder. Bipolar Disorders 2015;17(6):626-635.
2015 Li CT, Bai YM, Hsieh JC, Lee HC, Yang BH, Chen MH, Lin WC, Tsai CF, Tu PC, Wang SJ, Su TP. Peripheral and central glucose utilizations modulated by mitochondrial DNA 10398A in bipolar disorder. Psychoneuroendocrinology 2015;55:72-80.
2015 Li CT, Su TP, Wang SJ, Tu PC, Hsieh JC*. Prefrontal glucose metabolism in medication-resistant major depression. British Journal of Psychiatry 2015;206(4):316-323.
2015 Wang KW, Chang HH, Hsu CC, Chen KC, Hsieh JC, Li LPH, Lee PL, Shiao AS. Extractions of steady-state auditory evoked fields in normal subjects and tinnitus patients using complementary ensemble empirical mode decomposition. BioMedical Engineering OnLine 2015;14:72.
2015 Liu TY, Chen YS, Hsieh JC, Chen LF. Asymmetric engagement of amygdala and its gamma connectivity in early emotional face processing. PLoS One 2015;10(1):e0115677.
2014 Lin CS, Hsieh JC, Yeh TC, Niddam DM. Predictability-mediated pain modulation in context of multiple cues: An event-related fMRI study. Neuropsychologia 2014;64:85-91.
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2013 Tu CH, Niddam DM, Hsieh JC. Functional and Structural Brain Alterations Associated with Menstrual Pain. In: M Gosselin, editor. Menstrual Cycle: Signs and Symptoms, Psychological/Behavioral Changes and Abnormalities. Hauppauge, New York: Nova Science Publishers, Inc., 2013. pp. 35-66.
2013 Chen JK, Han JS, Zhao ZQ, Wei F, Hsieh JC, Bao L, Chen ACN, Dai Y, Fan BF, Gu JG, Hao SL, Hu SJ, Ji YH, Li YJ, Li YQ, Lin Q, Liu XG, Liu YQ, Lu Y, Luo F, Ma C, Qiu YH, Rao ZR, Shi L, Shyu BC, Song XJ, Tang JS, Tao YX, Wan Y, Wang JS, Wang KW, Wang Y, Xu GY, Xu TL, You HJ, Yu LC, Yu SY, Zhang DY, Zhang DR, Zhang JM, Zhang X, Zhang YQ, Zhuo M. Pain. In: Pfaff DW, Volkow ND, editors. Neuroscience in the 21st Century: From Basic to Clinical. New York: Springer, 2013. pp. 965-1023.
2011 Lee PL, Wu YT, Hsieh JC. Extraction of Single-Trial Post-Movement MEG Beta Synchronization in Normal and Parkinson's Patient Using ICA-Based Spatiotemporal Approach. In: J Dushanova, editor. Diagnostics and Rehabilitation of Parkinson's Disease: InTech, 2011. pp. 85-114.
2011 Lee PL, Wu YT, Shyu KK, Hsieh JC. Brain Computer Interface Based on the Flash Onset and Offset Visual Evoked Potentials. In: R Fazel-Rezai, editor. Recent Advances in Brain-Computer Interface Systems: InTech, 2011. pp. 99-118.
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2009 Niddam DM, Yeh TC, Hsieh JC. Brain imaging techniques in human pain research. In: Shyu BC, Chien CC, editor. Nociceptive and Neuropathic Pain: mechanisms and treatments. Kerala, India: Research Signpost. 2009: pp 155-176
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