《超級大腦飲食計畫》:結合間歇性斷食與低碳水飲食,增加大腦可獲得的酮

我們想讓你知道的是
當你有規律地飽食與禁食,身體每天都會產生自噬作用。不幸的是,今天我們少有機會讓自噬發生,因為飽食與禁食的天平永遠向飽食那一端傾斜。
文:麥克斯・盧加維爾(Max Lugavere)、保羅・葛雷沃(Paul Grewal)
開啟酮體消防水帶
幾乎所有主要宗教都有自己的禁食儀節,從伊斯蘭教的齋戒月,到猶太教的「贖罪日」(Yom Kippur);基督教《新約聖經》的《使徒行傳》中則說,信眾做重大決定之前要禁食。這些古老傳統的共同之處是,它們早在人們還不了解背後的科學理論之前,就了解到禁食對身心都會產生影響。
當一個人把一餐吃下的熱量全部消耗完後,大腦首先會利用來自肝臟的備份燃料。肝臟在人體中扮演數百種極為重要的角色——你可以把它視為多功能的高科技工廠,能包裝、運送、儲存、處理無數重要的化學物質與燃料。你已經知道肝臟的工作包括把運送膽固醇的低密度脂蛋白回收,但它還有一個重要職責,就是提供一種儲存在體內的糖作為小型緩衝物,名字叫作肝醣(glycogen)。
血液中的葡萄糖含量開始降低時,肝臟會釋出肝醣到血液中。肝臟的儲存量很有限,只能儲存大約一百公克的肝醣。也就是說,肝醣身為糖的備用來源,壽命很短,大約只能維持十二小時左右,視活動量而定。
當肝臟把儲存的糖用完以後,大腦會變成電影《異形奇花》(The Little Shop of Horrors)裡吃人的奇花「奧黛莉二世」(Audrey II),不斷要求主人餵食。這個時候,大多數人會感覺飢餓而且氣憤,有些人深有所感地稱之為「餓到生氣」(hangry)。會產生這種情緒的部分原因,是大腦已經變成像吃人的外星人一樣。於是肝臟這個永遠順從的僕人(就像《異形奇花》的男主角西蒙一樣),展開了「葡萄糖新生」(gluconeogenesis)的過程,意思就是「製造新糖」。
肝臟是自然界最了不起的回收廠,能夠有一石二鳥的效果——當體內的糖被耗盡後,肝臟會把身體各處筋疲力盡、已無法運作的蛋白質帶走,分解成原本組成這些蛋白質的胺基酸,然後將它們燃燒掉。被切碎的肝?其實是你的肝在進行切碎的工作,把蛋白質切成丁然後轉變成糖。如此一來,大腦獲得了能量,身體也清理乾淨了。身體這種「大掃除」的能力,是讓細胞新生的方法,稱為「自噬」——這是研究長壽的學者目前頗感興奮的領域。
當你有規律地飽食與禁食,身體每天都會產生自噬作用。不幸的是,今天我們少有機會讓自噬發生,因為飽食與禁食的天平永遠向飽食那一端傾斜。不過,雖然自噬是我們希望發生的事,但如果缺乏生理上的制衡,這個程序很快就會失控。你的骨骼肌,(例如上臂的肱二頭肌或大腿的股四頭肌,或是臀大肌←千萬不要啊!)就可能成為糖質新生的目標,當作是提供蛋白質的大「銀行」。
讓肌肉分解,可不是一個飢餓的獵食採集者希望發生的事。在饑荒時期,肌肉被分解也會讓人無法存活太久——如果一個人的大腦只靠蛋白質提供新陳代謝所需能量,他會在悲慘存活約十天後死去。為了避免這種情況發生,身體在禁食期間,一種叫作「生長激素」的荷爾蒙會大幅增加分泌。生長激素在人體內扮演很多角色,不過對成人來說,它的主要功能是在禁食狀態下保存瘦體組織——也就是防止肌肉的蛋白質分解轉變為葡萄糖。只要禁食二十四小時,生長激素的分泌就會激增多達2000%,傳達訊號給身體,要求暫停肌肉分解,同時加快燃燒脂肪的機制。
至於脂肪則原本就是要用來燃燒的。它是身體的柴火,僅僅一磅脂肪就含有超過三千大卡的大腦備用燃料。一個體重正常的人,體內含有幾萬大卡的熱量,一個肥胖的人則可能帶著幾十萬大卡的熱量!我們的身體只能儲存少量的糖,但幾乎可無限制地把熱量儲存成脂肪。
我們飢餓的時候,脂肪組織(位於皮下和腰部周圍的脂肪)會被分解,將脂肪酸釋放到血液中,由肝臟轉化為一種稱為「酮體」的燃料,也可簡稱為「酮」(ketone)。酮很容易被大腦細胞利用,可提供的能量最多能達到大腦必需能量的60%。酮體的先驅研究者維屈(Richard Veech)在2004年發表的研究報告中說:「酮體被稱為『超級燃料』是實至名歸。」你即將讀到其中的原因。
污染的解決之道?
酮與葡萄糖不同,它是「清淨燃燒」的身體燃料來源,因為它們每耗用一單位氧氣製造出的能量比葡萄糖多,需要的代謝步驟卻比較少,因此在轉換為能量時會產生的殭屍分子(自由基)也比較少。它們也經過證實能大幅增加天然的抗氧化物,如人體內最能中和自由基的麩胱甘肽(glutathione,又稱麩胱基硫),使得利用酮體成為「買一送一」的抗老化良方。
酮對促進長壽的好處還不僅於此。大腦中若出現酮,經證實可以啟動增加大腦衍生神經滋養因子(BDNF)的基因通道,BDNF 是能促進良好情緒、學習能力與大腦可塑性的「生長激素」,進而能保護神經元避免受到日常生活的損耗。我在前一章說過,生長激素還能促進大腦的血流供應,能讓通往大腦的血流量增加最多39%。
如果吃的是以碳水化合物為主的「正常」西式飲食,身體絕大多數時間會被抑制,無法大量生酮。這是因為富含碳水化合物的食物會引發胰臟的胰島素反應,只要體內的胰島素上升,酮症狀態就會嘎然而止。反之,藉由斷食或極低碳水化合物的飲食來抑制胰島素,則可以增加體內酮體的數量。一起來探索這兩條通往生酮之路吧。
嬰兒肥不只是可愛而已——還是供應能量的電池
最近看到過嬰兒嗎?我是指剛從媽媽子宮出生的新生兒。他們都胖嘟嘟的,而且好可愛,不過重點在胖嘟嘟。人類嬰兒的胖,在哺乳動物中是前所未見的,蘊藏著出生前在媽媽第三孕期時儲存的能量。大多數哺乳動物的新生兒,出生體重中大約只有2% 至3% 是體脂肪,但人類出生時的體脂肪則佔了將近15%,體脂甚至比新生小海豹還高。為什麼會這樣呢?因為人類出生時,還沒發育完全。
一個健康的人類寶寶從媽媽的子宮誕生時,身體完全沒有行為能力,大腦也沒有發展成熟。人類新生兒和大多數其他動物不同,並沒有預先內建一整套的天賦本能。如果人類出生時認知的發展程度要和大猩猩出生時的發展程度相當,那麼人類母親的懷孕期要延長一倍才行。(聽起來不怎麼有趣——對吧?各位女士?)由於出生時還「未成熟」,人類的大腦不只是在媽媽的子宮裡發育,來到人世後也還在發育,而且眼睛已經張開,耳朵也聽得到了——這可能是我們擅於社交,而且這麼聰明的原因!也就是在這段大腦快速成長的期間(有人稱之為「第四孕期」),我們的脂肪成為大腦重要的酮體儲藏來源,而新生兒大腦的新陳代謝,大約佔了整體新陳代謝的將近90%。所以,現在你懂了吧:嬰兒肥可不是為了讓人捏著好玩而存在的,它是為了大腦發育而存在。
間歇性斷食
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雷亞遊戲作品下載破億的秘密,聯手Google Cloud開源又節流

我們想讓你知道的是
2011 年創立的雷亞遊戲(Rayark Inc.),從 2013 年就攜手 Google Cloud 導入相關雲端服務,雙方合作長達十年的關鍵是什麼?
2011年創立的雷亞遊戲(Rayark Inc.),秉持把感動永久留存在玩家心中的信念與堅持,不論是音樂節奏、休閒趣味、科幻動作、又或是策略RPG不同型態的作品,都希望創造出呈現時代回憶的經典製作。每回推出新款遊戲都能叫好又叫座,雷亞遊戲旗下作品的總下載數,全球上看1.3億次。
「我們的優勢,在於故事的呈現及藝術表現,創造出一個讓玩家與故事有聯結的世界觀,」雷亞遊戲技術長Alvin Chung回應。為了精進作品內涵、拓展遊戲更多可能性,雷亞遊戲從2013年就開始積極將開發架構、維運流程搬遷到雲端環境,進而讓團隊養成敏捷的協作文化。

Alvin Chung解釋,「我們希望把更多心力投入設計遊戲本身,同時優化玩家體驗服務,而不是過度分心或花太多資源去顧及底層網路架構,透過雲端工具源創造更大的效益。」若把一款遊戲從無到有,可拆分為企劃、開發、測試、上線等流程,這些不同階段的工作環境,雷亞目前是放在Google Cloud平台上運行。
完善數據治理工程,雷亞遊戲成立數據部門洞悉營運實況
一款遊戲要讓玩家感動,絕對不能只有感性要素,更需要從理性角度洞察玩家行為數據,才能讓用戶的留存保持穩定。尤其現代企業都知道,數據對於公司經營等同石油的價值,於是,雷亞決定成立數據部門,作為輔佐商業決策判斷的後勤核心團隊。
雷亞遊戲產品發行處數據分析部部長Denny Huang表示,「以前只用database,資料的細緻度不夠;打個比方,透過database只能看存摺的結餘,無法回溯歷程資訊;後來成立數據部門,把伺服器的log收進資料倉儲Google BigQuery,等於帳本的每筆明細都會留下記錄,再結合商業智慧與分析軟體Tableau,讓DAU(日活躍用戶)、MAU(月活躍用戶數)、留存率、付費率這些指標以視覺化圖表完整呈現。」

為了貼近玩家的需求、打造出更符合市場想法的作品,雷亞的營運團隊也希望藉由數據深入鞏固與玩家的黏著度,進而排除不利玩家留存的情境,就能事先透過BigQuery搭配Firebase實現A/B Testing。Alvin Chung舉例,遊戲業相當重視玩家前10分鐘的留存率,如果發現新手歷程在某一區卡關過久,他們就會調閱BigQuery內的玩家行為資料,找出用戶成長停滯的原因,進而修正遊戲的設計機制。透藉由此檢視及驗證方法,促使玩家加入遊戲的前10分鐘留存率提升50%。
盤點目前雷亞數據部門使用BigQuery的數據狀況,每天處理報表容量達9TB、單日300G流量,以及儲存操作紀錄超過300TB。如此龐大的資料量,雷亞也透過BigQuery搭配Tableau,落實更細緻的商業邏輯判斷。
Denny Huang分享其中一個情境:他們想知道玩家在特定戰場,怎麼運用卡牌的排列組合,這時候就能借助BigQuery及機器學習的運算,掌握某個關卡的通關率是否落在合理範圍。後續透過數據分析,找到禮包購買率的最佳時機點,並微調設定禮包內容物,以強化玩家購買誘因,讓特定產品付費率增加17%、 單一活動營收增加16%。
把關伺服器預算有效節流,借助BigQuery從每月縮短到每日掌握報表
如果說提升禮包購買率、留存時間拉長,對於遊戲開發商是「開源」策略,那麼透過Google Cloud來檢視整體服務的運作效率,則屬於「節流」手段。雷亞遊戲就提到,他們所部署的伺服器牽涉相當龐大的機器種類,內容涵蓋資料倉儲單元、資料庫單元、以及運算單元,運行過程勢必就會有所花費,這也是遊戲商的成本之一。
雷亞遊戲網站可靠性工程(SRE)工程師Gene Liu表示,「洞察伺服器維運數據,可以知道我們的後端服務是否有效率?服務品質如何?又或是有沒有讓玩家收到錯誤訊息狀況?透過監控整體後端服務的健康程度以及資源用量,讓我們知道研發資源需優先最佳化哪些項目。」
從上述情境可觀察到,SRE的主要工作就是要確保確保遊戲對內和對外服務的穩定,並且維持一定品質的玩家遊玩體驗。以對內服務來說,遊戲伺服器傳數據給BigQuery的過程,不但要保持通暢,而且也盡可能不會掉失任何資料。不過也因為遊戲玩家來自全球不同時區,等於系統的流量高低峰是24小時在變動;甚至若有特殊行銷檔期,玩家在同一時間大量湧入領獎勵,SRE團隊就要花更多時間在監測伺服器的運作狀態。

Gene Liu對此提到,「我們的後端服務部署於Google Kubernetes Engine之上,後端服務向BigQuery寫入資料是透過Pub/Sub,而Pub/Sub與BigQuery都是全代管的服務,可以大幅度减輕我們的工作負擔,不用手動擴展或縮減設定雲端服務所使用的資源,跟以前的維運工具相比,現在的管理模式可以節省非常多時間。」
另一方面,Gene Liu接著說,雷亞也在雲端環境架設資料視覺化網路應用程式平台Grafana,Grafana可以在網路瀏覽器內顯示資料圖表,並提供警告功能。因此一旦監測到數據峰值異常,就能立刻行動來最佳化産品的效能,或是有效排除伺服器原本不應浪費的成本。
「現在雲端服務的費用以raw data傳到BigQuery後,能透過Grafana即時檢視哪個專案的伺服器以及流量花多少錢,或發現花費異常時候,可以找到是哪個專案開的運算資源。以前要每個月收到帳單才知道費用,現在則是可以即時得知系統數據,並在數小時內掌握各項雲端服務的費用。」Gene Liu補充道。
期待以敏捷方式迭代產品,提供玩家即時又彈性服務
雷亞與Google Cloud的合作,除了上述相關應用,其他還包含Cloud Load Balancing、Compute Engine、Dataflow、Cloud Monitoring、Cloud Logging以及Google Workspace等解決方案,在其他業務及跨部門協作過程有廣泛運用。

Alvin Chung最後回應,「我們多年來觀察Google Cloud持續發布新功能,讓雷亞在做數據分析、維運上更穩定,也希望借力於雲端讓我們越來越省心,專注在遊戲的開發或加速迭代新的産品,更即時觀察市場的回應,進而縮短time to market的腳步。」
由此可見,雷亞遊戲在實現打造具時代回憶的偉大作品之際,藝術也要融合技術,除了讓玩家在遊戲過程感到幸福,同時也基於雲端應用,提供玩家快速又彈性的滿意服務。