泡水後手指皮膚起皺,竟有令人驚訝的好處?

泡水後手指皮膚起皺,竟有令人驚訝的好處?
在溫水中浸泡幾分鐘後,我們指尖的皮膚就會起皺。|Photo Credit: Getty Images / BBC News

我們想讓你知道的是

指尖起皺通常被認為是一種被動反應,當水通過滲透作用流入細胞時,上層皮膚腫脹。滲透作用是指水分子穿過膜以平衡兩邊溶液的濃度。但早在1935年,科學家們就懷疑這個過程遠不止如此。

花幾分鐘的時間泡在浴缸裡或在游泳池裡划水,你的手指會經歷戲劇性變化。在曾經有精緻輪狀表皮的地方,會發現醜陋的皮膚隆起褶皺。

這種驚人變化是我們都很熟悉的,但也令人困惑。浸泡在水中時,只有手指和腳趾的皮膚會起皺,而前臂、軀幹、腿和臉等身體其他部位的皺紋不會比浸泡前更明顯。

幾十年來,科學家們一直在思考和研究這種由水引起的指尖和腳趾皮膚皺紋。大多數人一開始都不知道是什麼原因導致了這種褶皺,但最近,為什麼會出現這種褶皺,以及它可能有什麼目的引起了研究人員的注意。然而更有趣的是,我們起皺的手指揭示了自身的健康狀況。

在溫水中——攝氏40度被認為是最理想的溫度——大約需要3.5分鐘,你的指尖才會開始起皺,而在攝氏20度的較低溫度下,可能需要10分鐘。不過大多數研究發現,大約30分鐘的浸泡時間才能達到最大皺紋。

指尖起皺通常被認為是一種被動反應,當水通過滲透作用流入細胞時,上層皮膚腫脹。滲透作用是指水分子穿過膜以平衡兩邊溶液的濃度。但早在1935年,科學家們就懷疑這個過程遠不止如此。

醫生研究受過傷正中神經斷裂的病人,發現他們的手指沒有皺紋。正中神經是貫穿手臂到手部的主要神經之一。正中神經有許多作用,其中之一就是幫助控制所謂的交感神經活動,如出汗和血管收縮。他們的發現表明,水引起的指尖皺紋實際上是由神經系統控制的。

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Photo Credit: Getty Images / BBC News
我們手腳上的皮膚在沐浴中會萎縮和起皺,而身體其他部位則不會發生同樣的變化。

20世紀70年代,醫學研究進一步證明了這一點,他們提出將手浸泡在水中作為一種簡單的床邊測試(bedside test,指在病床邊進行的簡單測試),來評估神經損傷是否會影響無意識過程(如血液流動)的調節。

2003年,當時在新加坡國立大學醫院工作的神經學家艾納・懷爾德・史密斯(Einar Wilder Smith)和艾德琳・周(Adeline Chow)測量了志願者浸泡在水中的血液循環情況。他們發現,當志願者指尖的皮膚開始起皺時,手指的血液流量會顯著下降。

他們在健康志願者的手指上塗抹一種局部麻醉藥膏,使血管暫時收縮,發現這種藥膏產生的皺紋水平與浸泡在水中相似。

曼徹斯特城市大學(Manchester Metropolitan University)的神經學家和心理學家尼克・戴維斯(Nick Davis)對指尖皺紋進行了研究,他說:「當你看著自己的手指時,這是有道理的。指尖變得蒼白,這是因為血液供應從表面被收縮了。」

懷爾德・史密斯和他的同事們提出,當手浸在水中時,手指上的汗管會打開,讓水進入,這導致皮膚中的鹽分失衡。這種鹽分的變化會觸發手指神經纖維興奮,導致汗管周圍的血管收縮。這反過來又會導致指尖的肉部體積損失,從而將覆蓋的皮膚向下拉,扭曲成皺紋。皺紋的模式取決於最外層皮膚,即表皮,與下面幾層皮膚的固定方式。

也有人認為,皮膚的外層也可能會膨脹一點,以增加皺紋。不過僅僅通過滲透作用,我們的皮膚需要膨脹20%才能產生皺紋,這將使它們變得可怕地擴大。但是,當上層皮膚輕微膨脹,下層皮膚同時收縮時,皺紋就會很快明顯起來,巴勃羅・薩伊茲・維納斯(Pablo Saez Viñas)說,他是加泰羅尼亞技術大學(Technical University of Catalonia)的生物力學工程師,他使用計算機建模來研究這一機制。

他說:「你需要兩者都有正常水平的皺紋。如果沒有發生神經反應,皺紋就會受到抑制。」

但如果皺紋是由我們的神經控制的,那就意味著我們的身體對泡在水中有積極反應。「這意味著它的發生是有原因的,」戴維斯說。「它可能會給我們帶來優勢。」

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Photo Credit: Getty Images / BBC News
當我們的祖先在原野上行走或覓食時,由水引起的皺紋可能會讓我們的祖先更好地抓住獵物。

最近,戴維斯的一個孩子在洗澡時問他,為什麼手指會起皺,這讓他深入研究了這種優勢。在2020年參觀倫敦科學博物館(Science Museum)的500名志願者的幫助下,戴維斯測量了他們抓一個塑料物體所需的力量。不出所料,手乾燥、沒有皺紋的人比手濕的人需要更少的力量,所以他們對物體的抓力更好。但是,當他們把手放在水浴中浸泡幾分鐘,讓手起皺時,即使手還是濕的,他們之間的握力也會下降。

「結果非常清楚,」戴維斯說。「皺紋增加了手指和物體之間的摩擦力。特別有趣的是,我們的手指對表面摩擦的變化很敏感,我們利用這一訊息用更小的力來牢牢地抓住一個物體。」

戴維斯的志願者所抓的物體重量還不到幾個硬幣,所以所需要的握力也很小。但當在潮濕的環境中執行更艱巨的任務時,摩擦力的差異可能會變得更重要。

他說:「如果你不需要用力擠壓來抓東西,手中的肌肉就不會那麼累,所以可以做得更久。」

他的發現與其他研究人員的發現相吻合,這些研究人員發現,指尖的褶皺使我們更容易處理潮濕的物品。2013年,英國紐卡斯爾大學(Newcastle University)的一組神經科學家要求志願者將不同大小和重量的玻璃彈珠從一個容器轉移到另一個容器。在一種情況下,這些物體是乾燥的,而在另一種情況下,它們處在一個裝滿水的容器底部。參與者在手指沒有皺褶的情況下轉移浸入水中的物品比手指乾燥時多花了17%的時間。但當他們的手指起皺時,轉移浸入水中的彈珠和重物的速度比手指濕而沒有起皺時快12%。有趣的是,轉移乾燥物品時,手指有皺紋或沒有皺紋並沒有區別。


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這幾年的新冠疫情、俄烏戰事奪走許多寶貴生命,讓網路流行一句「你的歲月靜好,是有人為你負重前行。」當我們能夠安居樂業過著恬靜生活,其實是仰賴一群人在社會各個角落堅守崗位,多數人才能享受無虞的生活及安全的家園。

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我們在食衣住行許多方面皆與水、電、天然氣等資源息息相關,在高度數位化的現代,臺灣在面對這些資源的基礎建設時,網路安全的防禦為何比其他國家更需謹慎面對?這件事可以從俄烏戰爭獲得啟發。

從俄烏戰爭居安思危,臺灣每月面臨4000萬次的網路攻擊

有人說如果有一天真的發生第三次世界大戰,那一定會發生在網路上。從近期的俄烏戰爭來看,除了使用傳統槍砲坦克,更值得注意的是雙方都派出大量IT駭客,攻擊對方的油水電重要基礎建設的伺服器、通訊設施,企圖阻斷即時資訊,藉此癱瘓敵方的民生設備運作。

事實上,一般駭客不會主動攻擊一個國家的基礎建設,大多是鎖定企業等級為目標,像是美國燃油管線營運公司,受到來自東歐的勒索病毒攻擊,被迫暫停營運同時還要支付新台幣1億4,000萬元的贖金,造成當地民眾恐慌,發生一波搶購燃油熱潮。

而臺灣因為政治戰略的因素,外部駭客總是虎視眈眈,想要癱瘓我國的民生關鍵基礎設施。過去幾年間臺灣每月平均受到2,000萬到4,000萬次外來攻擊,甚至懷疑一起大型惡意軟體攻擊,幕後的駭客是有國家力量在撐腰。

臺灣民生建設資安防禦迫在眉睫,ACW SOUTH沙崙基地扮演關鍵角色

身為島國的臺灣,電力、石油、天然氣及水利等資源設備,是供應國內經濟發展及民生需求的重要資產。面對各項能源設備資安的防護,我國經濟部長王美花過去就曾公開表示,「油電水等關鍵設施假使被破壞,後果不堪設想,所以資安是重要基本功,一定要發展做好防護措施。

身為國內首屈一指的「ACW SOUTH沙崙資安服務基地」(以下簡稱 ACW SOUTH資安基地),承接起重責大任,提供資安實驗場域,模擬攻防演訓及產品驗測服務;也會邀請資安服務廠商與工控營運業者到沙崙場域,進行實作的技術交流。

ACW SOUTH資安基地計畫團隊表示,「透過資安服務商與工控營運業者的交流分享,有助促進產業對於工控資安了解與場域運用;同時我們也會辦理工控資安等相關課程、研討會及交流會,鏈結資安與工控業者幫助雙方有更深入的技術合作。」

目前ACW SOUTH資安基地的「關鍵基礎設施工控場域」主要有「石化/化工、天然氣及變電所」三套系統,模擬五套攻擊劇本,協助相關基礎設備的管理者,在受到攻擊當下知道該如何反應,及早因應強化資安防禦實力。萬一遭遇偽造工作站監看數據、偽造命令操控電磁閥和空壓機、電驛傳輸通訊中斷等攻擊事件,就能立刻啟動應變流程。

走訪ACW SOUTH資安基地關鍵基礎設施,了解三大測試場域功能有多強

場域一、石化基礎設施
2020年臺灣兩大石化公司接連傳出資安攻擊事件,部分資訊系統感染勒索軟體病毒,造成加油站的支付系統停擺,導致消費者付款機制受到影響。

ACW SOUTH資安基地提供的化工模擬製程實體運作機櫃,是全台首座「石化/化工製程水位控制平台」,模擬情境為一般化工反應槽連續式循環水流水位控制,以水為循環流體模擬,可提供研究測試與訓練使用、自主開發攻防情境。來現場測試的業者,可透過視覺式監控介面與DCS收集現場監測儀表的即時資訊,做到收集完整數據紀錄及警報,具體測試資安防護設備與解決方案。

場域二、天然氣基礎設施
美國一家天然氣壓縮公司曾經受到勒索軟體攻擊,駭客透過魚叉式網釣攻擊入侵IT網路,再找機會滲透到OT網路,並在這兩個網路部署勒索軟體,導致人機介面、伺服器完全失能,公司業務被迫停擺兩天。

ACW SOUTH資安基地的儲槽氣體壓力監控系統,模擬情境為天然氣廠氣體儲槽壓力,使用空壓機模擬天然氣體,當氣體壓力高於或低於警報值時,系統畫面警示工作站主機,並同時記錄數據變化、警報和事件。

場域三、變電所基礎設施
2021年台電董事長說台電遭駭客攻擊幾乎每天發生;俄烏戰爭過程,俄羅斯駭客也曾嘗試對烏克蘭發電廠下手,利用資料破壞軟體發動攻擊,藉此癱瘓高壓變電所,讓烏克蘭當地無電可用。

電力系統無論在發電、輸電及配電的任一部分發生故障,都有可能影響整個供電系統異常,因此保護電驛的作用就在及早隔離故障,避免影響到後續的相關設備。ACW SOUTH資安基地的保護電驛監控系統採用IEC61850標準來進行網路通訊,可用來監視、記錄電驛突發事件,藉此模擬變電所遭受攻擊的危機處理。

要讓臺灣關鍵基礎設施免於駭客襲擊,可說是天方夜譚,但我們能做的是提升資安、強化防禦韌性,更有餘裕時間來防禦或補救攻擊。ACW SOUTH資安基地的關鍵基礎設施,目前打造了三大測試場域,擁有可實際演練的攻防腳本,並進行資安產品的驗測。

ACW SOUTH資安基地深知臺灣以製造業起家,尤其近年半導體領域成為舉世聞名的護國神山;另外因應全球淨零碳排議題,綠能也是前景可期的重要產業。因此在ACW SOUTH資安基地除了有關鍵基礎設施,還設計智慧製造、智慧綠能、半導體及物聯網等主題,可為相關業者做攻防演訓及產品驗測,有助提升我國整體資安防禦力。

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