王曉東:探索觸覺世界中的樂與憂_風聞
CC讲坛-CC讲坛官方账号-创新引领未来,传播改变世界。2021-07-14 11:27
觸覺與應激,改變了各個腦區內部各種細胞的結構、功能和不同腦區之間的交流模式,從而發揮促認知、抗焦慮的效應。當我們把最多的觸覺給予了智能手機時,是進化還是退化。
我們生活在一個多姿多彩、有滋有味的世界中,通過我們的視覺、聽覺、嗅覺、味覺以及觸覺,我們得以感受萬物的顏色、形狀、聲音、質地等等。
首先,大家看一組照片。這組照片有一個共性,它展示的都是親密的接觸和互動。
觸覺,是一個我們經常忽略的感覺,存在感不是很高,實際上從胚胎期開始,觸覺就一直髮揮着重要的作用。
大家可能注意到,負責感受視、聽、味、嗅這些感覺,感受器都分佈在我們的五官,但是感知觸覺的地方在哪兒?遍佈我們全身!
大家可以暫時把手機放下來,伸出我們的右手,來撫摸一下我們的左前臂,試一試從手腕向肩膀方向去撫摸,不用太快,輕輕地,關鍵是在你撫摸的過程中,你注意感受一下,這種撫摸給您帶來的感受。
我給大家留兩個問題,大家不必回答。第一個,這種撫摸是不是讓您感覺有點舒服,甚至有點愉悦感;第二個問題是,您有多久沒有這種特殊的感覺了?
我們剛才説的觸覺,這個是我們前臂被撫摸的感受,形成了觸覺。當然有些人在撫摸的過程中,可能感覺到比較温暖,那是形成了温度覺;還有個別人覺得是在撓癢癢,比較癢,這是形成了癢覺。撫摸前臂引起愉悦感受的適宜速度,在每秒鐘1~10釐米範圍之間。
觸覺的起始點實際上是非傷害性的外力的刺激,作用於我們皮膚下面的一些機械感受器。
這些機械感受器身懷絕技,它們負責感受皮膚的凹陷、牽張或者震動。這些震動隨後被編碼成神經衝動,這些神經信息經過神經細胞之間的逐級傳遞,傳遞到了我們大腦裏的初級軀體感覺皮層,初級軀體感覺皮層再進一步跟其它腦區溝通,讓我們形成知覺,或者初級軀體感覺皮層也可以跟調控認知、或者情緒的這些腦區相互作用。
觸覺實際上對於物體識別、對於運動控制、以及社會交往都具有非常重要的意義。
我們可以簡單説,它具有兩大方面的生理意義。第一,觸覺具有辨識性意義,藉助觸覺我們才得以分辨絲綢的柔滑、麻布的粗糙、才能去分辨紙張的厚薄和卵石的大小;
第二,觸覺也具有情感性意義,觸覺實際上對人與人之間的交往非常重要,不管是東方還是西方文化,“觸”都有表示距離的意思。
比如我們説跟其他人溝通交流,我們可以説“接觸”,英文可以説“get in touch”。在人與人之間,來自於母親的觸覺,可以讓子女感受到舒適和温暖、來自於同伴之間的握手擁抱,可以讓大家感到振奮和快樂;
在動物和動物之間 ,以及人和動物之間,也經常有親密的觸覺互動,比如有些人喜歡養貓養狗,自然也喜歡擼貓擼狗,在這個“擼”的過程中,人和動物雙方都感覺到了這種愉悦和快樂;
除了這種情緒性質的意義之外,觸覺還會直接地或者間接地參與到審美等等高級的精神活動。
比如藝術家在創作作品的時候,就特別講究工具或者樂器的手感。我們在欣賞畫作,尤其是現場看畫的時候,除了注重畫作的構圖也好,色彩也好,還是它的內容,我們還會注意關鍵細節的筆觸。同理,我們在聆聽音樂的時候,一些關鍵段落和關鍵音節,我們會特別注意它們的質感或者顆粒感。
現在有很多證據提示,觸覺除了上述這些意義之外,它可以積極地去調節我們的認知和情緒。當一些良性的、非傷害性的觸覺作用於我們的皮膚,相應的調節情緒的腦區會被激活,如圖所示,比如説島葉、前額葉,通過激活這些腦區,觸覺可以發揮促進認知發育,緩解壓抑情緒的功能;
反過來説,有一些觸覺感知的障礙,或者觸覺信息加工的異常,和一些神經精神疾病密切相關,這些疾病包括孤獨症譜系障礙、以及應激相關的精神障礙。
不管是在胚胎期還是在幼年期,人類的大腦實際上發育得非常快,這是一個發育的關鍵期。
在從博士期間開始,我就開始研究應激和精神健康相關的工作。
應激,通俗來説就是壓力。壓力或者應激,可謂自古有之。古往今來,人們從小到大都會經歷各種各樣的應激,比如現代人會有這些升學壓力、就業壓力、家庭壓力,等下一代生出來以後,再往復循環這些壓力。
但我們可能平時過多去強調壓力的這些負面作用,壓力本身是一個雙刃劍。如果是一個低度或者中度的短期的壓力,實際上可以讓我們更好地集中精力和資源,來讓我們應對各種挑戰。只有長期的、高強度的應激,才會影響我們的認知情緒,損害精神健康。比如説早年應激,暴露於發育期的這些應激,它是多種神經精神障礙的關鍵的風險因素。
我在完成博士後工作回國之前,我的博士後導師給我送了這樣一本書,叫《Love at Goon Park:Harry Harlow and the Science of Affection》
這本書不僅是關於哈利·哈洛這個心理學家的一個傳記,而且是關於早年應激研究歷史的一個經典的回顧。
在上個世紀五十年代末,美國威斯康星大學的哈利·哈洛教授,就開展了一系列所謂替代母親實驗。
這個實驗的核心部分是這樣,恆河猴在剛剛出生之後沒多久,當天就跟母猴分離,被團隊帶到了這麼一個單獨的籠子裏。大家可以看到這個籠子裏有兩個假的替代母親,左邊的是鐵絲母親,它是金屬網做的,右邊是在金屬網的基礎上,我們覆蓋了一層毛絨絨的毯子,我們姑且稱之為毛絨母親。
然後小猴子就被分為兩組,第一組小猴子是鐵絲母親來提供乳汁,另外一組小猴子是由毛絨母親來提供乳汁。
哈洛團隊就驚奇地發現,在經過了十幾天之後,小猴子絕大部分時間都會攀附在表面上一點生機沒有,但是毛茸茸的假媽媽身上,而不管這個媽媽到底有沒有乳汁。
所以乳汁雖然能夠提供營養,但是似乎這種能提供毛絨絨、柔順光滑的這種觸感,其實對猴子更加重要,哈洛團隊把這個觸感稱為接觸的舒適感。
此外這些研究人員也更進一步做了另外一些實驗,他們用了一些玩具去嘗試驚嚇小猴子,比如説這個會打鼓的小熊,或者這個張牙舞爪、面目猙獰、會發出巨大噪音的這麼一個小機器人。在這個時候,絕大多數的猴子都會選擇去奔向自己的毛絨母親,和毛絨母親擁抱、撫摸,而且在擁抱撫摸之後,小猴子的恐懼反應會得到一定程度的緩解,它們甚至去接近,或者去跟這些機器人、跟小熊進行互動。
也就是説,這種毛茸茸的觸感,除了有一種接觸的舒適感,還有可以給小猴子產生安全感。
當然從我們今天的角度審視,從倫理上來講是不太合適的。
第二個經典的實驗是在同時期,也是上個世紀五十年代末期,由美國俄亥俄州立大學西摩·萊文教授,他所在大鼠裏開展的母鼠和幼鼠的互動實驗。
這個實驗是這樣的,大家可以看到一個大大的母鼠底下有很多小老鼠,就發現每天,如果把幼鼠和母鼠分離開15分鐘以內,可以增加母鼠對幼鼠的舔舐,也就是説這種短暫的分離,在重聚之後,可以增加對這些幼年小鼠的觸覺刺激。
這些幼年小鼠在成年之後,它的神經內分泌反應都會明顯降低,這是一個良性的表現,而且藉助西摩·萊文教授的經典實驗,後面的科學家也開展了一些實驗,發現幼年期短暫和母鼠分離,從而接受更多舔舐的大鼠,在成年以後,除了神經內分泌有變化,它的抗壓性能更好,就是它非常抗壓,心裏沒有壓力;第二,就是記憶力更好。
當然瞭如果分離持續時間過長,比如説超過15分鐘、一個小時、兩個小時,我們把它叫成一個母嬰分離。因為在這個時候,母鼠雖然會代償性地舔試,但是這種補償遠遠不足以去彌補分離期間造成的母愛缺失,會長期影響子女的精神發育和行為表現。
通過這兩個實驗,大家可以得到這樣一個初步結論,實際上來自於父母的這種觸覺的刺激,對於親子之間的互動交流,對於子代的行為發育和精神健康,都具有非常重要的作用。的確現在研究也發現了觸覺豐富,確實具有促認知、抗焦慮的作用,而且揭示了其中的神經生物學機制。
我在浙江大學醫學院的研究團隊,主要就是研究早年應激不良效應的機制,我們做了大概十幾年。
大家可以看到這是我們老鼠的一個模型,左邊老鼠的籠子看起來就是比較正常,它有一個毛茸茸的築窩材料,底下有一個非常鬆軟的墊料,但是右邊是一個應激的籠子,我們把一些毛絨絨的材料減少了75%,也就是説只剩下四分之一,然後把這個墊料變成一個冷冰冰的,質感非常粗糙的金屬網,就等於是一個家徒四壁的環境。
這個母親受制於家徒四壁的影響,它和子代的互動會變得非常片段化,一會兒出去吃,一會兒出去喝,一會兒給自己化化妝、梳梳毛等等,就導致了母鼠對子女的觸覺,或者説是關愛的量和質都發生了變化。
我們發現這些經歷過這種早年應激環境的小鼠,在成年之後 ,它們的記憶力確實是不好了,而且情緒確實變得不穩定。
隨後我們也看了看它們大腦裏面的變化,比如説這邊圖所示的,就是一個海馬體的興奮性神經元。海馬體實際上是記憶存儲和情緒加工的一個非常重要的腦區。經過早年應激之後,成年以後老鼠的海馬體裏的神經元,結構就會發生變化,比如説突觸會變少等等。
當然我們去研究早年應激,不光是為了看看到底應激有多麼不好,產生了怎麼樣的表型,我們也要看看它的神經生物學機制。比如説目前我們團隊,還有其他團隊發現,神經肽和一些跟細胞粘附相關的分子參與到這些作用,這些工作還在開展。
我也在思考有沒有什麼辦法,我們可以緩解早年應激的這些所謂的不良的效應,或者不好的效應,是不是因為幼鼠所接觸到的觸覺的輸入異常或者減少,導致了一些相關的行為學的變化,或者説是這種精神不正常的表型?
所以我們就開展了相關的實驗,現在確實有證據表明,這種異常的環境確實是讓小鼠的初級感覺皮層,就是負責觸覺加工的皮層的活動出現了障礙。我們就進一步大膽地想,是不是我們在成年期給這個孩子,或者給幼鼠更多的觸覺刺激,能夠逆轉早年應激的效應?所謂先天不足,後天能不能補的問題。
因為目前常見的豐富都是做一個非常複雜的豐富,因為在研究一些感覺豐富和運動鍛鍊的時候,我們都會用到環境豐富的模型,比如説大籠子裏邊住了好多隻老鼠,大家共處一室, 社會交流非常多,另外裏邊好多玩具,有樂高模型、有管子 、還有跑輪,大家可以看到小老鼠特別喜歡跑這個輪,特別喜歡鑽管子。
但是這是一個多模態,或者説多維度的一個環境豐富模型,我們現在想做的就是把觸覺的因素從中剝離起來。
我們也注意到之前有研究人員,他是採用手去摸,或者用刷子刷這種方式去做,我們最開始上手也是這樣做的,一旦做起來發現有問題,因為手摸的話,力道不好掌握,刷的話,老鼠會被追着到處跑,所以這種方式你很難大規模地一天24小時不間斷地去刷。
所以我們團隊又開動腦筋,把有機玻璃珠子穿成串,把珠簾再排成排掛在老鼠的籠子裏,這樣就等於每一隻老鼠就有一個觸覺為主題的小樂園,在老鼠平常覓食、飲水,包括自由探索的過程中,它就可以接觸到這些温和的、非傷害性的觸覺刺激。
隨後我們就發現,短期的觸覺豐富實際上確實是沒有作用,但是如果老鼠在這種豪華單間裏住上了十天半個月,這個時候小鼠對玩具的記憶能力得到顯著的提升,記憶力非常好,而且小鼠特別喜歡去探索那些看上去比較危險的情境,所以焦慮水平也大大降低。
此外我們也看了一看小鼠腦子裏海馬神經元的結構,就發現有一些樹突棘,它是呈蘑菇狀的,我們把它叫蘑菇狀樹突棘。這個樹突棘大家認為是跟儲存記憶密切相關的結構,就發現在經過觸覺豐富之後,這些蘑菇狀的樹突棘數量得到增加,也就是説觸覺豐富可以在我們的腦子裏,或者老鼠的腦子裏留下了一些印記,通過這些印記可以來進一步的操控行為。
隨後我們就看看,這種成年期的觸覺豐富到底有沒有治療作用?
我們就把應激的小鼠分成了兩組,一組就不接受成年的觸覺豐富,另外一組去接受觸覺上的豐富環境。我們發現,的確經過觸覺豐富之後,應激小鼠就不再有那種認知損害或者焦慮障礙的這種表現,而且它們海馬體裏的這種樹突棘的數量也顯著增多。
當然大腦實際上是一個非常功能複雜、結構非常精密的系統,我相信還有其它相應的腦區,它的細胞結構、它的腦區之間的交流也會出現相應的改變,從而介導這種觸覺豐富的作用。
這個工作我們是發表在《自然 通訊》雜誌,當然這只是一篇研究論文,在整個科學文獻中可謂滄海一粟。
實際上在我們前前後後,也有很多非常重要,也非常有意思的研究。臨牀研究也發現,母親的撫摸可以讓嬰幼兒在面對壓力的時候,他的神經內分泌反應正常化,在國外經常採用這種護理,叫袋鼠式護理。這是一種肌膚和肌膚直接相貼的皮膚式的護理,它可以促進早產兒身體機能的恢復,促進認知發育;此外對於10歲左右的青少年兒童,如果父母輕輕拍一下孩子的肩膀,孩子的社交焦慮也會得到緩解。
當然關於觸覺、應激以及精神障礙的關係,也還有很多問題值得探索。
確實在我們的觸覺世界裏有喜就有憂,有正就有負,如我之前提到,實際上很多精神疾病,可能跟觸覺障礙有一點關係,比如説在美國的越戰老兵裏,有一些人得了創傷後的應激障礙,你可以看到這些老兵,在接受這些非傷害性的這種觸覺的刺激的時候,他們的初級軀體感覺皮層明顯不活躍,也就是説對觸覺的感知降低了;
反之,還有一些神經發育性的疾病,比如説孤獨症。現在也有很多臨牀表明,孤獨症很可能是跟觸覺過度敏感有關。比如説這個研究者就是在孤獨症的小鼠模型裏,去阻斷外周神經元的活動,用的是這種叫異四氫煙酸,它的作用是一種抑制性遞質受體的激動劑,減弱外周觸覺的輸入。發現減弱外周觸覺的輸入以後,孤獨症小鼠在長大之後,社會行為得到恢復,焦慮水平迴歸正常。
這種藥物也是給孤獨症的治療帶來了一些曙光。相關的觸覺障礙和精神疾病,還有更多的問題等待我們探索。
另外,實際上觸覺和生活也是密切相關的。我認為在觸覺領域,進行一些產品開發或者技術應用,實際上是大有可為,前景廣闊的一個領域。比如説日本的設計師在水果飲料的包裝盒,引入了相應水果的觸覺元素。
人類現在面臨的問題,並不是觸覺是不是足夠豐富,而是我們所有的活動,幾乎都被一種單調的活動所統治。你如果去購物平台搜索“觸”這個字,你得到的所有結果基本上都是跟“觸”有關的一些產品,比如説觸控筆、平板電腦,我們似乎進入了一個被觸屏設備所統治的時代,就連動物園裏的大猩猩,包括我們實驗室的老鼠,都開始使用觸屏設備。
在最近十幾年來,觸覺設備確實給我們的生活帶來了很多快樂、便捷,但是我覺得現在是時候讓我們的觸覺解放一下,迴歸到它最本源的施展空間,讓我們去體會那些非常稀鬆平常,但卻彌足珍貴的瞬間。
比如我們是不是可以把觸覺從人機的互動中解放出來,去貢獻給人與人的互動?有沒有這個決心放下手機、去關上電視,跟身邊的親朋好友分享觸覺的美好體驗?每次回家我們都會看到父母眼睛變得昏花,可能我們講話聽不太清楚,這個時候,我們是不是跟父母來個熱烈地擁抱,跟他們去分享美好的觸覺體驗?
其實人類在觸覺互動上面想了很多方法,作為一個智商高度發達、高度社會化的動物,我們觸覺的互動方式不僅僅限於之前所説的握手、拍肩膀、或者擁抱,其實有很多的其它的互動方式,比如説我們有擊掌相慶、還有擊肘相慶、有些運動員還會採用撞胸的慶祝方式。當然我覺得觸覺感受器遍佈全身,實際上我們還可以開動腦筋,去想更多的這種觸覺的交流方式。
我建議今天大家回家之後,跟自己的父母、或者跟自己的子女來個熱烈地擁抱,通過這種觸覺互動的方式,讓觸覺在我們的腦中激盪、迴響,讓觸覺去緩解壓力、消除憂傷!
謝謝大家。