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牽手給你滿滿悸動?那要感謝皮膚下的神經網絡──《觸覺不思議》

  • 【科科愛看書】我們是如何認識世界的呢?除了眼睛、鼻子、耳朵,我們居然也可以用皮膚來「看」或「聽」!在觸覺的力量下,絨毛毯讓你更安心、熱奶茶讓你變溫暖,這到底是什麼神奇魔法!?踏入《觸覺不思議》的世界,從觸感遊戲、感官實驗及最新研究,重新為你定義感官,讓你大開皮膚界(?)

觸感好難捉摸?看看科學怎麼說

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

本書的「觸感」指稱經由觸摸而產生的主觀體驗。圖/By Pixabay @ pexels, CC0 License

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、語言表徵、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)或甚至語言、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。

觸感的生成並非僅來自皮膚的感覺,其他的五感或甚至語言、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。圖/取自《觸覺不思議

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」的運作機制吧。

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、這令人驚嘆的系統一隅。

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徵,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。皮膚的總面積為 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,更是感受觸覺的界面。

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」等感受內臟狀態的「內臟感覺」,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)」。

由於本體感覺皮膚感覺相互關聯,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」。

相較於其他五感,觸覺有幾項獨有的特徵,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。圖/取自《觸覺不思議

問題來了,如果視覺感受的是光,聽覺感受的是聲音,那麼觸覺感受的是什麼呢?

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「游離神經末梢」,由感覺神經分支而成,廣泛分布在皮膚內。游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髮生長部位的皮膚(亦稱「有毛部」)時,C 纖維便會有所回應。

在游離神經末梢當中,也有一種類型會纏繞著毛根。毛會發揮槓桿般的作用,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,牠們的毛根部就分布著二種游離神經末梢,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、表面的邊緣,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制,目前仍所知甚少。

身體的觸覺感受器依功能不同,可分成數種類型。圖/取自《觸覺不思議

如果光憑原始的感覺神經(游離神經末梢),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麼形態,不過有了這四種特別的觸覺感受器,即可鎖定對象的特徵,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,只有一種感受器可不夠

我(仲谷)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。

前面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。

接下來,就一起探索全身上下的觸覺感受器與您自己所感受到的「感覺」之間,究竟存在著什麼奧祕吧。

參考資料:

  1. Maksimovics S, Nakatani M, Baba Y, Nelson AM, Marshall KL, Wellnitz SA, Firozi P, Woo SH, Ranade S, Patapoutian A, Lumpkin EA, Epidermal Merkel cells are mechanosensory cells that tune mammalian touch receptors. Nature, 509(7502):617-21, 2014

 

 

本文摘自《觸覺不思議 : 從觸感遊戲、感官實驗及最新研究,探索你從不知道的觸覺世界》,臉譜出版。

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