揭開神秘“感官世界”之謎

“辣出一身汗”到底是什么原理？薄荷為何能讓人有清涼感？生活中我們接觸到的日常，其實(shí)都蘊(yùn)含著科學(xué)道理。10月4日，2021年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)揭曉，來(lái)自美國(guó)的兩位科學(xué)家大衛(wèi)·朱利葉斯和阿登·帕塔普提安憑借著“發(fā)現(xiàn)了溫度和觸覺的受體”摘得榮譽(yù)。兩位科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)通過(guò)解釋感知熱、冷和機(jī)械力的分子基礎(chǔ)，揭開了神秘的“感官世界”。

“熱暈”“凍僵”這些感覺從何而來(lái)

大太陽(yáng)底下會(huì)“熱暈”，零下十?dāng)z氏度的天氣會(huì)“凍僵”……日常生活中，我們的“感官”無(wú)時(shí)無(wú)刻不在發(fā)揮著作用。但“熱”的感覺是如何產(chǎn)生的？不要認(rèn)為這是“理所當(dāng)然”，在這背后，是科學(xué)家堅(jiān)持不懈的探索精神。

人類對(duì)于“感官”的好奇，可以追溯到16至17世紀(jì)。哲學(xué)家笛卡爾設(shè)想了將皮膚的不同部分與大腦連接起來(lái)的線。通過(guò)這些“線”，我們?cè)诔嗄_走過(guò)草地時(shí)會(huì)感受到草葉劃過(guò)腳底的癢癢感，也能感受到熱辣辣的太陽(yáng)“灼熱”的光芒。

“癢”與“灼熱”勾起了科學(xué)家們的好奇心：這些“感覺”我們是怎樣體會(huì)到的？

率先開始探索“感官世界”的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，是約瑟夫·厄蘭格和赫伯特·加瑟。他們?cè)谘芯恐邪l(fā)現(xiàn)，在我們的身體里，存在著一種特殊的感覺神經(jīng)纖維，在外界的不同刺激下，這些感覺神經(jīng)纖維可以作出不同的反應(yīng)。這項(xiàng)研究在1944年摘得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

至此，科學(xué)家對(duì)于“感官”的探索全面展開。正因?yàn)橛辛藢?duì)生活和環(huán)境的細(xì)微感知，才能讓人類的情感體驗(yàn)更加豐富。

“辣出一身汗”是痛覺在發(fā)揮作用

曬太陽(yáng)能熱出一身汗，這是因?yàn)橛嘘?yáng)光的“刺激”，但在吃麻辣火鍋時(shí)，也能“辣”出一身汗，這又是什么原因？2021年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的得獎(jiǎng)內(nèi)容之一，便來(lái)源于對(duì)“辣”的研究。

南大生科院景鍵教授表示，這次的獲獎(jiǎng)科學(xué)家之一大衛(wèi)·朱利葉斯在20世紀(jì)90年代的研究中發(fā)現(xiàn)，辣味的來(lái)源——辣椒素，還有高溫這一條件“相互幫襯”，能夠刺激一些神經(jīng)元，讓它們變得活躍。這一現(xiàn)象背后正是一種叫TRPV1的受體分子在發(fā)揮作用。TRPV1作為一類離子通道蛋白，在收到辣椒素或高溫信號(hào)的時(shí)候會(huì)被激活，讓鈉或鈣離子等帶電離子流入細(xì)胞，進(jìn)而產(chǎn)生神經(jīng)信號(hào)。

“通常來(lái)說(shuō)，我們對(duì)辣的感知過(guò)程可以拆解為，感受細(xì)胞里接收到‘辣椒素的外界刺激，然后將這種刺激轉(zhuǎn)換為神經(jīng)信號(hào)，并傳遞到大腦或者神經(jīng)系統(tǒng)的其他部位。接著，神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)對(duì)這些電信號(hào)作出反應(yīng)：這個(gè)愛吃辣的家伙又在吃麻辣火鍋了！”景鍵解析了“吃辣”的過(guò)程，“所以，‘辣并不屬于 ‘味覺，主要是辣椒素在發(fā)揮作用。這一感覺在英文中表達(dá)得更加直接，英文的‘辣可以翻譯為hot，既指熱，也指辣。”

大衛(wèi)·朱利葉斯的研究不僅包含了“辣”，還有“冷”和“清涼”。在發(fā)現(xiàn)了TRPV1受體分子后，大衛(wèi)·朱利葉斯還相繼確認(rèn)了對(duì)薄荷醇和低溫產(chǎn)生反應(yīng)的分子TRPM8。

“感官世界”的應(yīng)用空間

科學(xué)家們對(duì)于“感官”的探索遠(yuǎn)沒有停留在“感知溫度”層面，我們?cè)趽肀А⒂|摸時(shí)產(chǎn)生的“實(shí)感”，其實(shí)是觸覺中最早、最廣泛的一種，名為“機(jī)械感覺”。阿登·帕塔普提安發(fā)現(xiàn)在多種細(xì)胞上都有一種離子通道，即“壓力感受器”。這讓人們開始逐漸意識(shí)到壓力感知在觸覺、疼痛、血壓調(diào)節(jié)和本體感覺等各方面的價(jià)值和作用。

這次獲獎(jiǎng)的發(fā)現(xiàn)，雖然并不是第一次發(fā)現(xiàn)“感官世界”的存在，但恰恰贏在了對(duì)“痛覺”和“觸覺或機(jī)械感覺”重要意義的發(fā)現(xiàn)。對(duì)人來(lái)說(shuō)，假如沒有了溫度感覺，我們將不再對(duì)“熱暈”或者“凍僵”有反應(yīng)，中暑或者喪失性命將會(huì)成為“日常”。而接觸物體時(shí)如果沒有“實(shí)感”，我們的生活質(zhì)量將大打折扣。

景鍵表示，對(duì)于“五感”的研究，在神經(jīng)生物學(xué)領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用空間。“比如痛覺，這很重要，不僅與人類的情感相關(guān)，而且在未來(lái)的止痛藥研發(fā)等領(lǐng)域，都有廣闊的應(yīng)用。”如糖尿病患者，由于末梢神經(jīng)病變，可能導(dǎo)致溫度覺、痛覺不敏感，在使用熱水袋的時(shí)候容易燙傷，也可能腿部出現(xiàn)感染了都不自知。

甚至有科研人員在展望，“機(jī)械感覺”的研究可以為當(dāng)下熱門的腦機(jī)接口、機(jī)械手等領(lǐng)域提供基礎(chǔ)。了解到人類感受溫度和觸覺的機(jī)制，可以讓機(jī)械設(shè)備代替神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)完成感受和傳輸。

（《揚(yáng)子晚報(bào)》2021.10.4楊甜子）