2023 年 9 月出版
科儀新知 第 236 期
人物專訪
高雄長庚醫院生物醫學轉譯研究所 – 華瑜特聘講座教授：每個看似的失去，都是最好的得到 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
林麗娥
臺灣是一個中小型國家，在很多研究領域所投入的經費與規模皆無法與歐美國家相比，儘管如此，臺灣還是以不對稱策略，盤點梳理出可以發展的契機，像是 2017 年開始的臺灣腦科技計畫，透過跨域人才優勢及掌握關鍵技術，已產出多項達到國際水平的成果。因此 《科儀新知》236 期特別為讀者規劃與人類健康福祉、驅動精準醫療息息相關的「創新腦科學與應用」專題。除此之外，本期「人物專訪」也特別邀請國科會腦科學專案研究計畫主持人、高雄長庚醫院生物醫學轉譯研究所－華瑜特聘講座教授擔任受訪嘉賓。
華教授為國際生理學聯盟 (International Union of Physiological Sciences, IUPS) 於 1953 年創立以來首位女性會長，也是第一位華人會長。IUPS 為了感謝華教授的無私奉獻、支持無國界科學以及積極成效的作為，特別於 2023 年起用華瑜教授的名字設立了一個獎項：「Julie Chan Prize」，用來表彰為國際指導 (international mentoring) 和／或學術生涯發展 (career development) 做出貢獻的生理學家。
華教授表示，自己念博士時已經是 27、28 歲了。班上普遍都是 22、23 歲，一路從大學、碩士到博士不斷地讀上去的同學。只是每個人都有自己的時間軸，既沒有領先，也沒有落後。尤其看到身邊的人好像都有所發展，還是已經完成階段夢想，內心就會感到焦急，就怕人生空虛、就怕時間不等我們。華教授用自己的求學之路來鼓勵大家，在人生路上，無論哪個年紀，都要自在、自信地活著，即便走得稍微慢一點，那些過程最終還是會引領我們走向努力的成果，也就是這樣的過程，涵養她成為一位成熟的科學家。
創新腦科學與應用
「創新腦科學與應用」專題介紹 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
朱士維
國科會自 2017 年開始推動臺灣腦科學計畫以來，少有中文期刊以專題方式集結成果，推廣臺灣腦科學的發展。鑒於此，筆者特別協助《科儀新知 236 期》規劃此次專刊，並邀請到腦科學專案研究計畫主持人、高雄長庚醫院生物醫學轉譯研究所–華瑜特聘講座教授擔任「人物專訪」受訪嘉賓，讓讀者了解臺灣科研學者是如何辛苦耕耘、致力於臺灣神經科學與腦科學的發展。而跨領域合作是科學創新研究以及創新儀器設備與技術發展的重要驅動來源，更是臺灣於國際現況下找出科學發展的利基點。腦科學計畫即在此背景規劃下，透過跨域人才優勢及掌握關鍵技術，產出多項創新研究與成果。
本期收錄了國立臺灣大學光電工程學研究所孫啟光特聘教授與臺大醫院醫師所組織的研究團隊，所發展出「速時新數位病理術」，不須後處理，即可提供公分級的大視野病理影像給病理科醫師進行判讀。國立陽明交通大學生物醫學工程學系陳右穎教授團隊其「石墨烯神經探針晶片於深腦電刺激與多維度神經活動電訊號感測之應用」，則是將石墨烯材料應用於神經探針晶片感測介面，改善了植入物因沾黏與發炎影響訊號感測品質的缺點，並具備多功能感測和磁振造影相容的特點。
除了創新腦科學研究，在臨床應用上亦有許多亮點成果。國立陽明交通大學生醫電子轉譯研究中心柯明道特聘教授團隊「帕金森氏症閉迴路深腦刺激器的進展與挑戰」則是介紹治療帕金森氏症的新興技術，閉迴路深腦刺激術透過對病人腦中異常生物標誌訊號的偵測，以及利用系統單晶片設計的方式開發新型刺激器，可實現更好的治療設備與增進療效。此外，大腦年齡作為一個創新的生物年齡指標，除了提供衡量個體大腦老化狀態的量化指標，亦可有助於了解大腦老化與疾病風險的預測。臺北市立聯合醫院教學研究部林慶波主任團隊透過「基於神經影像與人工智慧技術於個體大腦老化之預測」一文，介紹巨量大腦影像資料庫搭配人工智慧演算法，來演繹大腦生物特徵與實際年齡的關係，以預測大腦生物年齡。國立臺灣大學電機系劉浩澧教授其作者團隊進行「超音波腦部神經調控應用與展望」，則是著墨於癲癇治療，從臨床前驗證至臨床試驗均發現超音波抑制慢性癲癇發作及改善癲癇外顯不良行為的可行性。
腦研究就像一列串的序列謎題，謎底後串連著其他的問句。因此腦科學的研究需要更多領域專家的投入，共同腦力激盪，理解人腦運作的奧祕，以促進人類健康福祉與驅動精準醫療的發展。
速時新鮮數位病理術 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
孫啟光, 巴卡地, 曾耀賝, 王國川, 王奐之, 黃馨儀, 張克平, 廖怡華
當今腦瘤手術中的冷凍病理需耗時 25－30分鐘，而為了達成更有效率且不造成假影的檢體處理，並同時以極高解析度之數位影像，本技術涵蓋了 H&E 整體組織快速染色法，和以非線性光學為基礎所建構的具十億像素之介觀顯微鏡，並將之應用於手術檢體的病理鑑定。透過將經 H&E 快速染色後的樣品以亞微米的高解析度拍攝大面積的實時非線性拼接影像，且不須後處理，即可提供公分級的大視野病理影像給病理科醫師進行判讀，且經臨床試驗後得到了 100% 的準確率。
石墨烯神經探針晶片於深腦電刺激與多維度神經活動電訓號感測之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
陳右穎, 陳三元, 李思儒, 張瀞文, 梁耀文
基於腦科學研究的蓬勃發展，為了縮短診斷與治療的時間差，團隊利用奈米材料「石墨烯」開發神經探針晶片，讓我們能以創新的精確度和深度來深入瞭解大腦的運作方式並找出新的治療方法。本文將介紹石墨烯神經探針晶片之獨特優勢、在動物試驗中獲得的成果及未來的展望。
帕金森氏症閉迴路深腦刺激器的進展與挑戰 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
林校群, 吳怡慧, 柯明道
帕金森氏症是老年常見的神經退化性疾病，主要造成患者動作障礙，降低生活品質。左旋多巴是治療帕金森氏症的黃金標準用藥，但長期服用會出現難以忍受的副作用，此時可考慮外科治療，即植入深腦刺激器。傳統深腦刺激器為開放迴路設計，可能因過度刺激產生副作用。閉迴路刺激藉由偵測腦中與症狀相關的異常生物標誌，依需求進行電刺激，可改善傳統深腦刺激器的缺點，提升帕金森氏症更佳的神經調控效果。本文描述了閉迴路深腦刺激器目前的開發進展，以及所面臨的挑戰。
基於神經影像與人工智慧技術於個體大腦老化之預測 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
郭鎮源, 周坤賢, 林慶波
人腦是一個複雜的神經網路連結體，隨著老化或疾病的歷程，造成大腦老化、認知功能衰退。因此，提供個體大腦生物標誌是臨床科學重要的目標。大腦生物年齡是一種以大腦影像為基礎的生物標誌。透過巨量大腦影像資料庫搭配人工智慧演算法，來演繹大腦生物特徵與實際年齡的關係，預測其個體的大腦生物年齡。其大腦年齡可以用於描述個體大腦老化之變化，未來可應於評估個體大腦健康狀態、潛在疾病風險評估、甚至認知訓練介入評估。
超音波腦部神經調控應用與展望 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
朱伯駿, 黃琛琁, 劉浩澧
聚焦式超音波神經調控 (focused ultrasound neuromodulation) 已成為一種具有潛力的非侵入式腦部神經調控新興技術。本文綜述了超音波原理與生成技術，超音波神經調控的機制與該技術於臨床前及臨床研究上之神經調控現象，並深入探討神經調控技術於臨床治療腦部疾病的可行性。在腦部疾病治療領域，作者團隊著墨於癲癇治療，從臨床前驗證至臨床試驗均發現超音波抑制慢性癲癇發作及改善癲癇外顯不良行為的可行性。於文末，本文將讀者一同反思超音波於神經調控領域面臨的侷限，以力求超音波神經調控發展能持續日益精進以造福世界。
科儀專欄
面內低掠角 X 光繞射於二維材料晶體分析之應用 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
王尉霖, 丘坤安, 陳維鈞, 蕭健男, 陳峰志
一般傳統 X 光繞射分析模式容易被近期熱門的二維材料之幾何結構形貌所限制。具有搭載非共面式 X 光偵測器手臂之 X 光繞射儀，其繞射儀之面內低掠角 X 光繞射分析技術在此被應用於分析與討論二維二硫化鎢。在分析氧化鋁基板上所製備之二維二硫化鎢的過程中，不同的面內低掠角 X 光繞射掃描模式於此被採用，其中包含以面內低掠角進行兩倍角掃描以及試片側面環狀式掃描。在面內低掠角 X 光繞射模式下，兩倍角掃描用於確認二維二硫化鎢之晶體結構，側面環狀式掃描則用於確認二維二硫化鎢與氧化鋁基板間的晶體方位關係。兩種面內低掠角 X 光繞射掃描模式皆被驗證並可定義出二維材料的晶體結構與晶體方位的相關性。此 X 光繞射模式確實可有效率的應用於分析鑑定與建構二維材料與基板的晶體幾何關係。
癌症剋星，精準醫療科技：THOR-BNCT 於臺灣發展的現況與前景 [ HTML 全文 ] [ 下載 PDF ]
劉珈均, 陳之碩, 蔣孟伶, 劉鴻鳴
硼中子捕獲治療運用硼中子捕獲反應以直接摧毀腫瘤細胞，減少周遭正常組織傷害。在這個過程中，提高硼藥物遞送效率通常是影響硼中子捕獲治療成效的關鍵因素之一；確保中子源產生高品質的中子束也是實現癌症治療目標的重要一環。目前，臺灣使用 THOR-BNCT 反應器來生成超熱中子束，這在臨床治療與研究領域已取得顯著進展，BNCT 除了為腦瘤以及復發性頭頸癌患者提供新的治療希望之外，更有機會擴大適應症範圍，以提供病患有效的治療選擇。
