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知識圖解:不可思議的觸覺神經網絡

2018-10-13 21:54:55 來源:國外網站推薦 - 由[國外網站大全]整理

到目前為止,我們都沒有明確定義何謂觸感,在此先為大家進行概念的整理。一般而言,皮膚感覺即稱「觸覺」;相對於此,本書所謂的「觸感」,則偏向指稱經由觸摸而產生的主觀體驗。

知識圖解:不可思議的觸覺神經網絡

老實說,在這個定義下的「觸感」,是科學難以駕馭的對象。重視客觀性的科學,並不善於處理「我所感受到的感覺」這種無法具體呈現的主觀感受。科學處理的是皮膚、神經、大腦、語言表征、行為等,所有人都能觀察到的外在世界。雖然將主觀量化的心理學法則也日益發達,但主觀的體驗與客觀的科學之間,還是存在著一道無法跨越的藩籬。

科學的觸手之所以不容易伸進觸感的領域,除了因為觸感是主觀的感受,另一項理由就是因為我們所感受到的觸感實在太多樣了。

觸感的生成並非僅來自皮膚的感覺(觸覺),其他的五感(視覺、聽覺、嗅覺、味覺)或什至語言、記憶等高階認知功能,都會和觸覺結合,生成獨一無二的觸感印象。

觸感印象

關於這個部分,後續會按部就班地說明,不過在那之前,我們先來看看本文要介紹的──觸感形成的根源「觸覺」的運作機製吧。

即使是單細胞生物的草履蟲,都擁有感知細胞膜受到接觸、溫度變化或化學物質等廣義的觸覺。透過觸覺這種生物史上最早出現的感覺之運作,我們將帶領各位一窺人類認識外界的、這令人驚歎的係統一隅。

體內體外,感覺其實不太一樣相較於其他五感,觸覺有幾項獨有的特征,其中之一是獲得感覺的部位不像眼睛或耳朵,而是分布於全身上下。皮膚的總麵積為1.6 至1.8 平方公尺(約一張榻榻米大),重量約為三公斤。全身上下的表皮不僅是人體最大器官,更是感受觸覺的界麵。

除了皮膚感覺,人類還有另外二種以全身接收的感覺。一種是「胃痛」、「肚子餓」等感受內髒狀態的「內髒感覺」,另一種是感受肌肉、肌腱、關節位置或運動的「本體感覺(深部感覺)」。

體感覺

由於本體感覺與皮膚感覺相互關聯,因此我們平常不太能夠區別這二種感覺,大多體驗為同一種感覺。也因為如此,這二種感覺也被合稱為「體感覺」。

問題來了,如果視覺感受的是光,聽覺感受的是聲音,那麽觸覺感受的是什麽呢?

用最簡單的概念來說,就是皮膚的變形。說得更明確一點,就是位於皮膚底下末梢神經前端的觸覺感受器,會感受到由壓力或振動所造成的細胞變形。

薄薄一層皮,竟藏著五花八門的觸覺感受器身體的觸覺感受器依功能不同,可分成數種類型。

最原始的觸覺感受器是「遊離神經末梢」,由感覺神經分支而成,廣泛分布在皮膚內。遊離神經末梢能夠感受到痛覺、溫度或癢,但也會對外力接觸造成的壓力有反應。尤其是纖細的感覺神經C 纖維對熱、壓力及化學物質都會有反應,因此又稱「多類型感受器」。這種神經負責的是痛、冷,還有舒適等感覺,目前可知的是,當我們用軟毛刷子緩緩刷過毛發生長部位的皮膚(亦稱「有毛部」)時,C 纖維便會有所回應。

在遊離神經末梢當中,也有一種類型會纏繞著毛根。毛會發揮杠杆般的作用,當有外力接觸到毛的尖端,毛根部的神經就會敏銳地察覺到受力。老鼠的全身幾乎被毛所覆蓋,它們的毛根部就分布著二種遊離神經末梢,和一種較粗的感覺神經,因此可以第一時間察覺任何風吹草動。

其次介紹更高階的觸覺感受器,是一種由粗的感覺神經所傳導,並附著在該神經前端的特殊構造(又稱「機械性受器」)。目前為止已經發現四種類型的感受器,這四種類型有何差異呢?就是主要負責的振動頻率不同。

舉例而言,負責感受形狀凹凸不平、表麵的邊緣,或者受到輕輕按壓的壓覺的是「默克細胞」。感覺像拍手這種速度的振動,或是「咻」的滑過去的光滑感,是由「梅斯納氏小體」負責回應。這二種類型又以手指的分布密度最高。

位於皮膚深層的「巴齊尼氏小體」則對更細微的振動,例如砂紙的粗糙感或芒草穗子的顆粒感,會產生敏銳的反應。最後一種「魯斐尼氏末梢」據說對皮膚的牽張有反應,但關於其解剖學上的理解或如何透過神經傳導觸覺刺激的機製,目前仍所知甚少。

魯斐尼氏末梢

如果光憑原始的感覺神經(遊離神經末梢),即使能夠知道自己正在被觸摸,也無法進一步辨別接觸到的東西是什麽形態,不過有了這四種特別的觸覺感受器,即可鎖定對象的特征,因此據推測這些應該是在生物演化史上後期才出現的觸覺感受器。

想觸摸世界,隻有一種感受器可不夠我(仲穀)曾在2014年與哥倫比亞大學的馬場欣哉博士、艾倫.蘭普金(Ellen A. Lumpkin)博士等人,共同投入一項探討細胞構造的研究,並證實被外力輕壓的訊息會透過神經傳導1。這件事早在1875年,就已由德籍解剖學家默克(Friedrich Sigmund Merkel)提出假說,但直到約一百四十年後,才首度獲得科學證實。

前麵談論的都是有關皮膚可以察覺到細胞的變形(壓力、振動或滑動)一事,但皮膚底下還有其他可以感受到溫度(冷與熱)的感覺神經。此外,皮膚也有傳導痛、癢的感覺神經,不過我們認為這二種與構成可以感受物體材質的「觸感」的神經是不同的類型,因此在本書所占的篇幅較少。

感受細胞變形的感受器,與感受溫度的感受器──觸覺感受器大致上可以分成這二種。擁有這二種感受器,我們才能感覺到橘子皮的濕潤與顆粒感,或是像絲綢一般涼爽而光滑的感覺,仔細想想,不覺得很奇妙嗎?這種奇妙不僅來自皮膚的感受器,更結合了觸摸的動作,或是觸覺以外的五感等各種要素。


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