探索觸摸的奧秘:為什麼身體某些部位非常敏感?

人體一些部位,例如:我們的手和嘴唇,會比其他部位更加敏感,這種敏感成為我們辨別周圍世界最復雜細微能力的重要工具。近日,科學家發現一種身體機制,可以揭曉為什麼某些身體部位非常敏感。

探索觸摸的奧秘:為什麼身體某些部位非常敏感?

圖片來自於 Pxfuel

人體一些部位,例如:我們的手和嘴唇,會比其他部位更加敏感,這種敏感成為我們辨別周圍世界最復雜細微能力的重要工具。這種能力對於人類生存至關重要,使我們能夠安全地在周圍環境中摸索前行,並迅速掌握和應對新情況。人類大腦為這些敏感皮膚表面提供相當大的空間,這些皮膚表面專門用於精細、有區別的觸摸,並通過刺激它們的感覺神經元不斷收集詳細信息,這也許並不奇怪。

但是感官神經元和大腦之間的聯系對皮膚敏感性有何影響?美國哈佛大學醫學院研究人員進行了一項最新研究,發現了一種微妙身體機制,可能是某些皮膚區域更為敏感的原因。

這項關於老鼠的研究實驗報告發表在 10 月 11 日發表的《細胞》雜誌上,研究表明,大腦對皮膚表面的超敏感反應形成於青春期較早階段,是在腦干區域產生的,此外,與身體不太敏感部位的神經元相比,分布在皮膚較敏感部位並將信息傳遞到腦乾的感覺神經元形成了更多、更強的連接。

該研究報告第一作者、美國哈佛大學醫學院神經生物學教授大衛·金蒂說:「這項研究提供了一種機制上的理解,即為什麼高觸覺靈敏度的皮膚表面存在更多的大腦關聯區域,基本上這是一種身體機制,有助於解釋為什麼人體部位需要更敏銳的感覺。」

雖然這項研究是在老鼠身體上進行的,但所有哺乳動物都存在大腦神經關聯敏感皮膚區域,該機制可能也適用於其他物種。從進化角度來看,哺乳動物擁有獨特的身體形態,意味著它們的皮膚敏感性也不同。例如:人類的手和嘴唇敏感度極高,而豬鼻靈敏度很高,用於探索周圍環境,因為金蒂認為該機制可以為不同物種在不同身體部位發育敏感性提供靈活性。

此外,這些發現雖然是較為基礎性的研究,但未來可能有助於揭曉人類某些神經發育障礙中出現的觸摸異常。據悉,科學家早就知道身體某些部位在大腦具有超敏感性,正如叫做「侏儒體感」的大腦感官地圖所描述的那樣,該圖描繪了人體各部位以及大腦中處理這些身體部位信號的相應區域示意圖,這幅有趣的插圖包括卡通版的超大手和嘴唇,之前人們認為大腦中敏感皮膚區域的過度表現可能與皮膚區域神經元密度較高有關,然而,金蒂實驗室較早期工作表明,雖然敏感皮膚包含更多的神經元,但這些額外的神經元不足以解釋額外的「大腦空間」。

該研究報告合著作者、神經生物學研究員布蘭登·萊納特稱,我們注意到,與我們的預期相比,支配敏感皮膚的神經元數量相當少,這似乎不合理。

為了研究這種矛盾性,研究人員對老鼠進行了一系列實驗,當神經元以不同方式遭受刺激時,對大腦和神經元進行成像。首先,他們研究了在整個發育過程中大腦對不同皮膚區域的反應,在發育早期,老鼠爪子上敏感的無毛皮膚與感覺神經元密度成正比例,然而,在青春期和成年期之間,爪子上敏感皮膚區域對應的大腦神經元比例越來越高,盡管神經元密度一直保持穩定,這種變化並未出現在老鼠低敏感、有毛的爪部皮膚。

金蒂說:「這意味著除了皮膚神經細胞的神經支配密度之外,還有其他原因導致了大腦的過度反應,不同發育時間點看到的變化真的出乎意料,但這可能僅是老鼠出生後發育過程諸多變化之一,該變化讓老鼠能夠通過觸覺更深入地洞察周圍世界,幫助我們獲得通過感覺運動迴路操縱物體的能力,觸覺是其中一個特別的部分。」

接下來,研究小組確定腦干(位於大腦底部的區域)負責將信息從感覺神經元傳遞到更復雜、更高階的大腦區域,該區域是皮膚表面敏感性放大的位置,這一發現使研究人員認識到敏感皮膚的過度反應一定源自感覺神經元和腦干神經元之間的連接。

為了進一步研究,科學家比較了不同類型爪子皮膚的感覺神經元和腦干神經元之間的聯系,他們發現,與不那麼敏感、多毛的皮膚相比,敏感、無毛的皮膚神經元之間連接更強、更多。因此,研究小組得出結論稱,神經元之間連接的強度和數量,對敏感皮膚的大腦過度反應起著關鍵作用。最後,即使敏感皮膚上的感覺神經元沒有受到刺激,老鼠大腦中的敏感反應仍在擴大,這表明是皮膚類型,而不是長期觸摸刺激,導致了這些大腦變化。

金蒂說:「我們認為現已揭曉大腦組織擴大對特定皮膚區域的敏感反應,這將解釋感官空間不成比例的中心表徵,這是思考如何放大大腦對皮膚敏感反應的一種新方式。」

接下來,研究人員想要研究不同皮膚區域是如何刺激大腦神經元,使其具有不同的特性,例如:當它們刺激敏感皮膚區域時,會形成更多、更強的連接,金蒂說:「這是一個什麼信號?它可能是一個非常大的機械論問題。」

雖然萊納特認為這項研究出於純粹的好奇心,但他強調指出,一種叫做發育協調紊亂症的神經發育障礙,會影響觸覺受體和大腦之間的聯系,因此我們進一步探索觸覺受體和大腦之間的關聯,或許能發現治療發育協調紊亂症的有效措施。

萊納特說:「這是我們所希望的研究項目之一,這些研究將在機械論層面上探索身體發育過程中的表現變化,或許在未來某個時刻,我們能更好地理解某些神經發育障礙。」

來源:cnBeta