快給我個嘔吐袋——淺談為何會暈車


核稿編輯/林翊庭

圖說美編/陳怡潔


難度:★★★☆☆

應備知識:無

連結大學:生理學


快樂的假期到來,不知道你是否有過這種體驗,當你興高采烈準備出遊,上車/船/飛機後卻發現不太對勁,世界開始快速旋轉,頭又暈又痛,昏昏欲睡,然而腸胃卻沒有打算休息,胃像大浪般不斷翻攪,一陣噁心的味道直衝腦門,剎那間,一陣作嘔,你將早餐的三明治和奶茶全都吐出來,座艙內瀰漫不好的味道,還沒抵達目的地,心情就像是坐了一趟雲霄飛車,餘悸猶存。會暈車的人只要坐車或坐船,就會頭暈想吐,實在很掃興,嚴重者甚至搭捷運或是搭電梯也會暈,導致他們不敢出遠門,不然就要隨身攜帶暈車藥。但是其他人卻對這些完全免疫。接下來這篇文章將帶領大家一窺暈車到底在暈什麼。

暈車又稱作動暈症或運動病(Motion sickness),動暈症從字面上理解就是因「動」而「暈」,而其最早的描述可以追溯到2000年前,古希臘醫者希波克拉底指出「在海上航行證明暈船會損害人體。」船帶著人們前行,是少數能讓人們產生被動運動的媒介之一。時間回到現代,各種交通工具(汽車、火車、飛機)或是互動式螢幕(如互動式遊戲、3D電影和虛擬現實等)豐富我們的生活,卻大幅增加人們在生活中被動運動的機會,也讓動暈症在成為現代常見的問題。然而細究背後原因,為什麼晃動會讓人暈呢?

先從平衡講起

  我們仰賴身上的感應器告知身體的位置和動作,以此建立方向和空間感,這些感測器包括內耳、眼睛、肌肉、關節和大腦間的通訊,並且不斷進行檢測、反饋和調整。其中,在內耳前庭系統(vestibular system)對於正常運動和人體和平衡人體至關重要。前庭系統負責提供大腦關於我們運動、頭部位置和空間方向的訊息,並且使我們在運動過程中穩定身體姿勢,保持平衡。前庭系統主要由兩個部分組成,一是耳石器官(otolith organs):橢圓囊和球囊,兩者可以偵測重力和直線加速度。第二個裝置是由三根半規管(semicircular canals)組成(圖一),半規管中充滿內淋巴液(endolymph),當頭部旋轉、左右晃動或傾斜時,會引起內淋巴的相對運動,內淋巴會流到壺腹(ampulla)中。壺腹具有前庭系統的感覺受器——毛細胞(hair cell)(圖二),毛細胞鑲嵌在壺腹中由膠狀物質構成的頂帽(Cupula)下,當內淋巴流入壺腹時會造成頂帽的變形,因而引起毛細胞擺動,連動促進離子通道的開啟,引起離子傳遞和神經傳遞物質的釋放,近一步刺激神經傳導。

前庭系統、體感覺與視覺三者共同提供有關身體姿勢與運動的訊息,誠如上文所述,前庭系統負責可以感測頭部的運動,體感覺傳遞軀幹的位置,視覺訊號則可以提供人體與周圍環境之間的相對運動。三者的訊號會傳入到腦幹的前庭核,並與前庭小腦相連。在正常情況下,三者傳遞的訊息能夠被整合,因而腦部可以根據這些協調身體動作。

(圖一) 半規管(semicircular canals) (圖二) 毛細胞(hair cell)

為什麼會暈車?

  常見導致動暈症的假說是感覺衝突(sensory conflict)和神經失配(neural mismatch)。首先,不同的感覺系統能夠接受的刺激不一樣,也具有不同的靈敏度,例如視覺系統不能精準區分身體和環境的運動(試想當你坐在行駛的火車中,你看到外面車站靜止的人,你會認為是外面的人在移動);又或者半規管雖然可以紀錄頭部的加速度訊號,但在長時間平穩的轉彎過程中訊號會衰減。因為感覺系統間的靈敏度不同和接收到的刺激不同,或是因為被動的人工運動(例如坐在行駛於顛簸山路的車中)誘發不自然的運動刺激,便會導致我們的大腦難以統合感覺信號,而在大腦中產生感覺衝突。試想你乘坐在一架飛行飛機上,你感覺自己在移動,但眼睛卻告訴大腦你似乎沒有去任何地方。這些感覺衝突便是造成我們產生動暈症的原因。

除此之外,大腦在正常環境下會依照過去的經驗建立預測的行為模型,然而當大腦在運動環境(例如行駛的車輛上)或是在虛擬環境(例如觀看3D電影時),大腦經由視覺、體感覺與前庭系統的訊號與大腦預期中的行為不匹配,此時便會產生神經失配訊號,近一步造成產生動暈症。

暈車為什麼容易嘔吐?

  在長途旅行乘坐巴士時,置物籃通常放有塑膠袋,然而這不是為了裝垃圾,而是防止乘客在車程突然腸胃翻攪,吐的滿車都是。動暈症最常出現的症狀就是嘔吐,嘔吐的反應跟腦幹的反射與神經失配訊號傳遞相關。前庭核、視網膜後區域、胃腸道等處傳遞的訊息會匯聚在腦幹的孤束核(Nucleus of the solitary tract, NTS),孤束核接受不同刺激例如血液中毒素、感覺衝突或腸胃道症狀,並活化腦幹鄰近區域,最終導致嘔吐。組織胺(histamine),乙醯膽鹼(acetylcholine)和去甲腎上腺素(noradrenaline)是動暈症神經傳導過程的三種重要神經遞物。研究發現暈車時,腦中的組織胺濃度會升高,組織胺H1受體更被發現跟誘發嘔吐密切相關。在被動運動的刺激下,神經失配訊息會刺激下丘腦中的組織胺神經系統,並且刺激腦幹嘔吐中心的H1受體。

暈車是演化上的利器?

  從目前科學研究大致能歸結出造成動暈症的原因,但對於「為什麼」會產生動暈症或甚至是為什麼暈車時會想吐,存在很多不同觀點。而前庭系統除了有助於維持平衡和穩定視力,也有科學家針對前庭的功能來解釋暈車的原因。從演化的角度來看,科學家們提出幾種假說來佐證動暈症如何能夠協助人類面對危險或是降低危害。


假說一:毒素檢測器假設(The poison or toxin detector hypothesis)

該假說認為前庭系統如同毒素檢測器,而大腦可以識別前庭系統與視動訊息之間的偏離,並且判斷中樞神經系統是否功能衰竭。動暈症在演化上的目的是為了保護生物體避免攝入可能的有害物質。當大腦感測到不平衡的狀態,會刺激嘔吐,以防禦攝入毒素。有近一步的研究指出,容易產生動暈症的人更容易受到化學療法產生術後噁心和嘔吐的現象。


假說二:迷惑/運動警告假說(The disorientation/motor warning hypothesis)

該假說認為動暈症是一種懲罰系統,防止自我暴露於迷失方向和迷失空間的情況,動暈產生的無力感會減少個體受傷或被捕時者傷害的可能性。例如動暈症可以防止前庭失靈的祖先魚類進行冒險活動或是原始人避免在搖擺中的樹木中尋找食物。然而這個假說面臨的挑戰是,為什麼會演化出噁心、嘔吐等較緩慢的負面強化劑,而不是讓個體產生快速恐懼和痛苦,以達到預警的效果。


假說三:前庭心血管/自主反射假設(The vestibular cardiovascular/autonomic reflex hypothesis)

當耳石器官的傾斜刺激會導致前庭血管的血壓增加,因而科學家認為動暈症是因為前庭與心血管反射所引起。前庭和視覺系統以保持身體姿勢平衡為目的,動暈症形成的原因來自神經不正常的活化。


假說四:進化不良適應假說(The evolutionary maladaptation hypothesis)

該假說將動暈症的成因簡化,認為動暈症是演化上不幸產生的後果,原因來自於前庭與腦幹中嘔吐反射在演化上產生關聯。

動暈症從魚類到人類已存在有數百萬年的歷史,然而如何解釋動暈症為什麼發生仍持續在爭論中。目前的證據偏向以毒素檢測器假說和進化不良適應假說為主。

如何對抗暈車?

  俗話說治病要「對症下藥」,了解動暈症的原因後,便可以據此去擬定對抗暈車的戰略。

首先,在行為方面有兩種對策:建立適應性和減緩動暈症發生。考量到服用藥物可能會造成飛行員產生嗜睡或是視力模糊的副作用,因此常會使用暈車脫敏(motion sickness desensitization)來讓個體暴露在晃動環境,並建立新的適應性,而這個療法相對安全沒有副作用,而且成功率超過85%。除此之外,容易暈車的人在刺激性運動環境中,可以透過改變自己的姿勢和動作來降低動暈症的發生。例如減少頭部運動。而在上文中介紹動暈症的成因是因為在被動運動狀態訊息的不協調,因此容易暈車的人也可以轉變自己的身份,成為主動控制者,變成駕駛員以漸少動暈症。

第二種治療方式便是藥物治療。在上文有提到動暈症跟感官衝突和神經失配相關,首先可以透過阻止會造成感官衝突的感覺輸入,或是調控神經儲存的方式來減緩新舊經驗不適配的問題,另外第三種方式便是抑制動暈症產生的症狀。例如加入抗組織胺,減緩嘔吐反應的產生。

不同個體對於運動環境都有不同的耐受性,這也跟年齡、性別、生理特質相關。在這篇文章中我們了解動暈症的原因與可能的假說並且介紹動暈症的治療方法,而了解動暈症跟治療和預防同等重要。

看完文章後,你應該會知道:

  1. 動暈症的成因是因為感覺系統間的感覺衝突和神經失配。

  2. 在被動運動的刺激下,神經傳導物質會刺激下丘腦中的組織胺神經系統,並且刺激腦幹嘔吐中心的H1受體。

  3. 有諸多假設去解釋為何會產生動暈症,包括毒素檢測器假設、迷惑/運動警告假說、前庭心血管/自主反射假設、進化不良適應假說。

  4. 動暈症可以透過服用含有抗組織胺的藥物或是暈車脫敏來治療。

參考資料:

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