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知识图解:不可思议的触觉神经网络

2017-07-13 来源:国外网站推荐 - 由[国外网站大全]整理 408

到目前为止,我们都没有明确定义何谓触感,在此先为大家进行概念的整理。一般而言,皮肤感觉即称「触觉」;相对于此,本书所谓的「触感」,则偏向指称经由触摸而产生的主观体验。

知识图解:不可思议的触觉神经网络

老实说,在这个定义下的「触感」,是科学难以驾驭的对象。重视客观性的科学,并不善于处理「我所感受到的感觉」这种无法具体呈现的主观感受。科学处理的是皮肤、神经、大脑、语言表征、行为等,所有人都能观察到的外在世界。虽然将主观量化的心理学法则也日益发达,但主观的体验与客观的科学之间,还是存在着一道无法跨越的藩篱。

科学的触手之所以不容易伸进触感的领域,除了因为触感是主观的感受,另一项理由就是因为我们所感受到的触感实在太多样了。

触感的生成并非仅来自皮肤的感觉(触觉),其他的五感(视觉、听觉、嗅觉、味觉)或什至语言、记忆等高阶认知功能,都会和触觉结合,生成独一无二的触感印象。

触感印象

关于这个部分,后续会按部就班地说明,不过在那之前,我们先来看看本文要介绍的──触感形成的根源「触觉」的运作机制吧。

即使是单细胞生物的草履虫,都拥有感知细胞膜受到接触、温度变化或化学物质等广义的触觉。透过触觉这种生物史上最早出现的感觉之运作,我们将带领各位一窥人类认识外界的、这令人惊叹的系统一隅。

体内体外,感觉其实不太一样相较于其他五感,触觉有几项独有的特征,其中之一是获得感觉的部位不像眼睛或耳朵,而是分布于全身上下。皮肤的总面积为1.6 至1.8 平方公尺(约一张榻榻米大),重量约为三公斤。全身上下的表皮不仅是人体最大器官,更是感受触觉的界面。

除了皮肤感觉,人类还有另外二种以全身接收的感觉。一种是「胃痛」、「肚子饿」等感受内脏状态的「内脏感觉」,另一种是感受肌肉、肌腱、关节位置或运动的「本体感觉(深部感觉)」。

体感觉

由于本体感觉与皮肤感觉相互关联,因此我们平常不太能够区别这二种感觉,大多体验为同一种感觉。也因为如此,这二种感觉也被合称为「体感觉」。

问题来了,如果视觉感受的是光,听觉感受的是声音,那么触觉感受的是什么呢?

用最简单的概念来说,就是皮肤的变形。说得更明确一点,就是位于皮肤底下末梢神经前端的触觉感受器,会感受到由压力或振动所造成的细胞变形。

薄薄一层皮,竟藏着五花八门的触觉感受器身体的触觉感受器依功能不同,可分成数种类型。

最原始的触觉感受器是「游离神经末梢」,由感觉神经分支而成,广泛分布在皮肤内。游离神经末梢能够感受到痛觉、温度或痒,但也会对外力接触造成的压力有反应。尤其是纤细的感觉神经C 纤维对热、压力及化学物质都会有反应,因此又称「多类型感受器」。这种神经负责的是痛、冷,还有舒适等感觉,目前可知的是,当我们用软毛刷子缓缓刷过毛发生长部位的皮肤(亦称「有毛部」)时,C 纤维便会有所回应。

在游离神经末梢当中,也有一种类型会缠绕着毛根。毛会发挥杠杆般的作用,当有外力接触到毛的尖端,毛根部的神经就会敏锐地察觉到受力。老鼠的全身几乎被毛所覆盖,它们的毛根部就分布着二种游离神经末梢,和一种较粗的感觉神经,因此可以第一时间察觉任何风吹草动。

其次介绍更高阶的触觉感受器,是一种由粗的感觉神经所传导,并附着在该神经前端的特殊构造(又称「机械性受器」)。目前为止已经发现四种类型的感受器,这四种类型有何差异呢?就是主要负责的振动频率不同。

举例而言,负责感受形状凹凸不平、表面的边缘,或者受到轻轻按压的压觉的是「默克细胞」。感觉像拍手这种速度的振动,或是「咻」的滑过去的光滑感,是由「梅斯纳氏小体」负责回应。这二种类型又以手指的分布密度最高。

位于皮肤深层的「巴齐尼氏小体」则对更细微的振动,例如砂纸的粗糙感或芒草穗子的颗粒感,会产生敏锐的反应。最后一种「鲁斐尼氏末梢」据说对皮肤的牵张有反应,但关于其解剖学上的理解或如何透过神经传导触觉刺激的机制,目前仍所知甚少。

鲁斐尼氏末梢

如果光凭原始的感觉神经(游离神经末梢),即使能够知道自己正在被触摸,也无法进一步辨别接触到的东西是什么形态,不过有了这四种特别的触觉感受器,即可锁定对象的特征,因此据推测这些应该是在生物演化史上后期才出现的触觉感受器。

想触摸世界,只有一种感受器可不够我(仲谷)曾在2014年与哥伦比亚大学的马场欣哉博士、艾伦.兰普金(Ellen A. Lumpkin)博士等人,共同投入一项探讨细胞构造的研究,并证实被外力轻压的讯息会透过神经传导1。这件事早在1875年,就已由德籍解剖学家默克(Friedrich Sigmund Merkel)提出假说,但直到约一百四十年后,才首度获得科学证实。

前面谈论的都是有关皮肤可以察觉到细胞的变形(压力、振动或滑动)一事,但皮肤底下还有其他可以感受到温度(冷与热)的感觉神经。此外,皮肤也有传导痛、痒的感觉神经,不过我们认为这二种与构成可以感受物体材质的「触感」的神经是不同的类型,因此在本书所占的篇幅较少。

感受细胞变形的感受器,与感受温度的感受器──触觉感受器大致上可以分成这二种。拥有这二种感受器,我们才能感觉到橘子皮的湿润与颗粒感,或是像丝绸一般凉爽而光滑的感觉,仔细想想,不觉得很奇妙吗?这种奇妙不仅来自皮肤的感受器,更结合了触摸的动作,或是触觉以外的五感等各种要素。

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