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你感觉怎么样?你的“触觉”是几种不同的感觉融合在一起

更新时间:2021-10-07 13:30:08

Nick Moore/Unsplash,CC BY-SA

我们有五种以上的感觉。你可能认为你的“触觉”实际上是一系列不同的感觉途径,让你区分各种类型的机械力,检测温度变化,感受疼痛。

本周宣布的今年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国生理学家大卫·朱利叶斯(David Julius)和黎巴嫩出生的研究人员阿登·帕塔普提安(Ardem Patapoutian),因为他们揭示了支撑这些不同触觉的机制。那么这些机制是如何工作的呢?

我们的大脑不断处理来自环境的大量触觉和热信息。当你早上用手捂住咖啡杯时,你可以感觉到咖啡是太热了,刚好可以喝,还是已经凉了。你可以感觉到杯子在你手中的重量和它表面的光滑度,并且在你啜饮的时候感觉到你手臂的位置。

为了理解所有这些刺激,我们的身体需要将外部环境信息转化为生物信号。这个过程始于我们皮肤的神经细胞末梢。

在这些神经细胞的表面有一种称为“离子通道”的特殊分子,它可以在环境刺激下打开,从而产生局部电信号。这个信号可以被放大成电脉冲,通过神经细胞传递到我们的大脑,在那里它被解释为一种感觉。

我们可以感觉到一杯咖啡的热度,也可以感觉到我们在啜饮时手臂的位置。粘土堤/无碎石,CC BY-SA

朱利叶斯和帕塔普提安分别做出了同样重要的贡献,帮助我们准确理解哪些类型的离子通道可以充当感觉受体。

1997年,朱利叶斯和他的团队通过研究细胞对辣椒素的反应,发现了第一个已知的热受体。辣椒素是一种化学物质,当我们吃热辣椒时会引起灼热感。

他们的研究确定了一种被称为TRPV1的离子通道是辣椒素激活的受体。更重要的是,他们证明了这种受体也被我们认为是痛苦的高温激活。

随后的研究已经确定了同一系列离子通道的其他成员,每个离子通道都被不同的温度范围激活。因此,为了感知不同的温度,我们的身体使用不同的受体来区分疼痛或有害的热或冷,并感知温度的适度变化。

二十多年后的2010年,帕塔普提安最终发现了一种对机械力做出反应的受体,使我们能够感知触觉。他和他的团队通过使用精细探针在实验室培养的细胞中形成微小的凹痕,识别出一种对压力有反应的受体分子。

他们将离子通道命名为PIEZO1,源于希腊语中的“压力”一词。他们继续证明,第二个离子通道,压电2,也是我们的神经细胞感知触觉所必需的。当感觉神经细胞的表面凹陷时,这两种受体分子都会改变形状,产生电脉冲。

更重要的是,压电2受体不仅能实现触觉,还能从我们体内发出机械信息信号。因此,它们允许我们检测四肢的伸展,以便控制我们的运动,并在肺部完全充气或膀胱充盈时发出信号。

研究仍在进行中,以发现我们的神经细胞是否有其他机械激活的离子通道,帮助我们以其他方式感知环境。

因此,当你下一次喝一口热咖啡,或者感觉到凉风拂过你的脸时,想象一下你神经末梢上那些微小的受体分子,努力将这些信号传递给你的大脑,这样你就可以享受周围的世界。

凯特·普尔获得国家健康和医学研究委员会(澳大利亚)和亚洲航空航天研究与发展办公室(美国空军科学研究办公室)的资助

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