導(dǎo)讀

2026年“The Brain Prize”授予大衛(wèi)·金蒂（David Ginty）和帕特里克·恩福斯（Patrik Ernfors），以表彰他們?cè)隗w感細(xì)胞結(jié)構(gòu)研究方面的開創(chuàng)性工作。他們揭示了神經(jīng)系統(tǒng)如何檢測(cè)并處理觸覺和疼痛等刺激。

評(píng)選委員會(huì)主席安德烈亞斯·邁耶－林登伯格（Andreas Meyer-Lindenberg）教授解釋了今年授獎(jiǎng)的理由：

“體感系統(tǒng)決定了身體的完整性，也界定了身體與外部世界之間的邊界，因此對(duì)我們形成身體自我感以及與周圍環(huán)境互動(dòng)至關(guān)重要。人類能夠感知和理解觸覺、疼痛、瘙癢和溫度，依賴于極其多樣的外周感覺神經(jīng)元、支持細(xì)胞，以及在脊髓和腦干中精確組織的神經(jīng)回路。幾十年來，這一領(lǐng)域一直缺乏對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵問題的清晰認(rèn)識(shí)：究竟存在多少種不同類型的感覺神經(jīng)元，它們的外周末梢結(jié)構(gòu)是怎樣形成的，它們產(chǎn)生的信號(hào)又是如何被處理并傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的。

帕特里克·恩福斯和大衛(wèi)·金蒂通過揭示體感系統(tǒng)的細(xì)胞基本構(gòu)成以及其組織的神經(jīng)學(xué)原理，徹底改變了我們對(duì)這一系統(tǒng)的理解。他們發(fā)現(xiàn)并系統(tǒng)分類了不同類型的感覺神經(jīng)元，將這些神經(jīng)元與特定的感覺末端器官和神經(jīng)通路對(duì)應(yīng)起來，并開發(fā)出一系列被廣泛使用的遺傳學(xué)和分子生物學(xué)研究工具。他們的工作為理解正常觸覺建立了清晰的研究框架，也使科學(xué)家能夠更準(zhǔn)確地找出在慢性疼痛以及與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的感覺過敏或感覺減弱等問題中究竟出現(xiàn)了哪些異常。”

本文為Quanta Magazine對(duì)大衛(wèi)·金蒂的深度報(bào)道，歡迎閱讀。

就像許多為人父母者那樣，大衛(wèi)·金蒂（David Ginty）在辦公室里掛滿了他“基因創(chuàng)作”的照片：有的渾身帶刺、戴著鉚釘項(xiàng)圈，有的揮舞著套索夢(mèng)想成為一位牛仔，有的反應(yīng)過度、極易被激怒，有的心思細(xì)膩，有的則是父母最引以為傲的“金童”。

“它們就像一個(gè)家庭。”他說，“每個(gè)都有自己的特點(diǎn)和個(gè)性。”

不過，它們并不是真正的家庭成員，也不是他的孩子。它們歷經(jīng)數(shù)百萬年演化而來，賦予人類和其他哺乳動(dòng)物與物理世界互動(dòng)的能力。作為哈佛醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系的負(fù)責(zé)人，金蒂二十多年來一直專注于這些感知觸覺的神經(jīng)元。他比任何人都更了解它們：他掌握了它們的電信號(hào)語言，明白了它們對(duì)哪些力量有反應(yīng)，并繪制了它們從皮膚深入大腦的復(fù)雜路徑。他通過基因工程和化學(xué)標(biāo)記技術(shù)，讓這些“角色”的彩色畫像得以呈現(xiàn)在辦公室墻上。

“大衛(wèi)·金蒂就是觸覺之皇。”美國國立衛(wèi)生研究院的感覺神經(jīng)科學(xué)家亞歷山大·切斯勒（ Alexander Chesler）這樣評(píng)價(jià)。

“看到他的發(fā)表論文列表，你只能驚呼‘老天啊’。”格拉斯哥大學(xué)的神經(jīng)解剖學(xué)家大衛(wèi)·休斯（David Hughes）說，“他太高產(chǎn)了，而且所有論文都是發(fā)在頂級(jí)期刊上。”

除了那些寫進(jìn)教科書的技術(shù)突破和科學(xué)發(fā)現(xiàn)，真正讓同事們印象最深刻的是那些（由金蒂）繪制出的觸覺神經(jīng)元的圖像。它們看起來仿佛來自深海世界，完全不像我們以為的神經(jīng)元會(huì)是的樣子。這些形態(tài)奇特的細(xì)胞，就是觸覺體驗(yàn)如此豐富多樣的原因——為什么手機(jī)振動(dòng)會(huì)不同于微風(fēng)拂面、愛人的輕撫、雨滴落在肩上或母愛之吻。意識(shí)到你的身體到處都分布著這些細(xì)胞——它們就是你的一部分——讓人驚嘆不已。

“每一個(gè)神經(jīng)元都在講述一個(gè)故事，”金蒂說，“它們的結(jié)構(gòu)各不相同，反應(yīng)的刺激也不同。這正是‘結(jié)構(gòu)決定功能’的體現(xiàn)，這種精妙正是它們的美麗所在。”

- David Ginty -

觸覺全景

幾個(gè)世紀(jì)以來，科學(xué)家和哲學(xué)家都對(duì)觸覺充滿了興趣。亞里士多德認(rèn)為人類的觸覺能力遠(yuǎn)超其他物種，這也是人類智力更高的一部分原因。然而如今我們知道，從海獅、蜘蛛到星鼻鼴鼠的生物，都能感知到我們察覺不到的物理世界特征。盡管如此，亞里士多德將觸覺視為獨(dú)特的觀點(diǎn)并非毫無道理。

在所有感官中，軀體感覺系統(tǒng)是最復(fù)雜的，因此有研究者認(rèn)為觸覺是最難研究的感官。比如視覺和聽覺，其感受器分別集中在視網(wǎng)膜和耳蝸——一個(gè)只有郵票大小，另一個(gè)不過豌豆大小。而觸覺則分布廣泛：傳遞觸覺信號(hào)的神經(jīng)元聚集在脊髓外的神經(jīng)節(jié)中，它們像水母觸手一樣，將長(zhǎng)長(zhǎng)的軸突纖維延伸到皮膚和內(nèi)臟器官中。每根軸突在皮膚表層下方形成一個(gè)末梢結(jié)構(gòu)，這些末梢各有不同，是用來接收并解析不同類型觸覺刺激的機(jī)制。

我們的眼睛和耳朵分別處理光和聲音，而觸覺卻涉及一個(gè)“感官大拼盤”：戳、拉、吹、撫摸、振動(dòng)，還有各種溫度和化學(xué)刺激，比如辣椒中的辣椒素或薄荷中的薄荷醇。這些輸入形成了壓力、疼痛、瘙癢、柔軟與堅(jiān)硬、冷熱感，以及身體在空間中的定位感等多樣的觸覺感知。

那么，這一切是如何實(shí)現(xiàn)的呢？19世紀(jì)的解剖學(xué)家們提供了第一個(gè)線索。他們?cè)陲@微鏡下觀察尸體皮膚時(shí)，發(fā)現(xiàn)組織中有一些奇怪的結(jié)構(gòu)。有的扁平如薄餅，有的像洋蔥、紡錘，或是一團(tuán)團(tuán)的線球。因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)與神經(jīng)有聯(lián)系，解剖學(xué)家便推測(cè)它們是觸覺感受器。

到了20世紀(jì)，生理學(xué)家們證實(shí)了早期解剖學(xué)家的猜想。他們使用細(xì)小的電極，能夠“竊聽”單個(gè)神經(jīng)元之間的電信號(hào)交流。然后，通過各種不同的觸覺刺激——比如用針尖或鉛筆橡皮戳人或動(dòng)物的皮膚——他們可以判斷該神經(jīng)元對(duì)哪些刺激有反應(yīng)，以及它在身體的哪個(gè)部位檢測(cè)到這些刺激。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，研究者甚至可以剖開感受區(qū)域的皮膚，觀察那里的結(jié)構(gòu)，并將神經(jīng)元與其軸突末端在皮膚中形成的結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)起來。

金蒂實(shí)驗(yàn)室利用基因工具與抗體染色技術(shù)，繪制出了觸覺神經(jīng)元的熒光圖。從左上角順時(shí)針方向依次為：帕奇尼小體感應(yīng)地面震動(dòng)；披針形末梢環(huán)繞毛發(fā)以探測(cè)其偏轉(zhuǎn)；梅克爾細(xì)胞（紅色）圍繞毛發(fā)軸（綠色）識(shí)別輕微按壓；克勞斯小體則能感知性接觸的振動(dòng)；靠近骨頭的三個(gè)帕奇尼小體；梅克爾細(xì)胞（藍(lán)色）。

Courtesy of David Ginty

這些神經(jīng)末梢的專屬性令人驚嘆。靠近皮膚表面的扁平結(jié)構(gòu)叫作梅克爾細(xì)胞復(fù)合體（Merkel cell complex），能感應(yīng)輕微壓凹。你的嘴唇和指尖中大量分布著這些細(xì)胞，使你能夠感知物體的形狀與質(zhì)地。你的手指還布滿了螺旋狀神經(jīng)末梢，稱為邁斯納小體（Meissner corpuscles），它們像球狀團(tuán)塊一樣纏繞在支持細(xì)胞周圍。這些感受器可探測(cè)極其細(xì)微的振動(dòng)，比如當(dāng)物體輕微滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦，幫助你精準(zhǔn)使用工具。皮膚更深層處則藏著洋蔥狀的帕奇尼小體（Pacinian corpuscles），它們能探測(cè)地面震動(dòng)；還有梭形的魯菲尼末梢（Ruffini endings），則負(fù)責(zé)傳遞皮膚被拉伸的信息。

通過電極記錄，這些生理學(xué)家根據(jù)神經(jīng)纖維的大小、放電模式與傳導(dǎo)速度，識(shí)別出了15種以上的觸覺神經(jīng)元類型。然而，觸覺世界的全貌仍遠(yuǎn)未揭示清楚：這些神經(jīng)元到底分布到哪里？在那兒又執(zhí)行什么任務(wù)？像梅克爾復(fù)合體這樣體積較大的神經(jīng)末梢容易觀察（大小約如一粒鹽），但絕大多數(shù)神經(jīng)末端在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下都太小，無法清晰分辨。雖然研究人員可以用組織染色追蹤它們?cè)谄つw中的走向，但無法區(qū)分它們之間的差異。

“那簡(jiǎn)直是一片叢林。”金蒂說，“在同一塊皮膚區(qū)域，可能有12到15種神經(jīng)元類型共存，但你完全分辨不出誰是誰，因?yàn)樗鼈冎皇敲苊苈槁榈囊欢演S突。”為了解決這個(gè)謎團(tuán)，技術(shù)與創(chuàng)意的完美結(jié)合足足等了半個(gè)世紀(jì)。

毛發(fā)問題

金蒂今年剛過60歲，但你從和他交談中很難看出他的年齡。當(dāng)談起那些支配皮膚的神經(jīng)元時(shí)，他充滿孩童般的熱情，仿佛剛剛才發(fā)現(xiàn)它們——盡管實(shí)際上，自1995年在約翰·霍普金斯大學(xué)創(chuàng)立實(shí)驗(yàn)室以來，他幾乎每天都在思考這些神經(jīng)元。

“他其實(shí)非常有趣又輕松隨和。”雷切爾·沃爾夫森（Rachel Wolfson）說。她曾是金蒂的博士后研究員，現(xiàn)在也在哈佛醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)自己的實(shí)驗(yàn)室。“他經(jīng)常一邊工作一邊吹口哨。”這并不意味著他心不在焉——相反，他將自己的好奇心與驚奇感高度集中在研究中，這種專注力使他能牢牢把握住最核心的問題。只要你向他提出一個(gè)難題，他總能想出最完美的實(shí)驗(yàn)來解決它。

當(dāng)金蒂?zèng)Q定投身觸覺神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域時(shí)，他最初想要了解感覺神經(jīng)元是如何發(fā)育的。但他很快意識(shí)到，自己根本不知道這些“尚未成熟”的神經(jīng)元最終會(huì)發(fā)展成什么樣子——它們?cè)诔墒靹?dòng)物體內(nèi)會(huì)形成怎樣的回路與終末結(jié)構(gòu)。要找到答案，他需要一種辦法，能夠逐一可視化每一種神經(jīng)元類型。

很快，基因工程技術(shù)給了他解決問題的鑰匙。在研究神經(jīng)元發(fā)育的頭十年中，金蒂收集了一整套能識(shí)別不同觸覺神經(jīng)元類型的特異性基因。從2007年起，他開始基因改造小鼠以控制特定的觸覺神經(jīng)元。在這些新鼠品系中，研究人員可以用各種辦法控制某一類觸覺神經(jīng)元——例如，用化學(xué)標(biāo)簽使其發(fā)出熒光，或者用光來激活或關(guān)閉其功能。

切斯勒表示，這些研究帶來的影響如同你本來只能聽一首交響樂，而現(xiàn)在卻能看到演奏的每一件樂器，還能親手去演奏它們。每一個(gè)小鼠品系就像為樂隊(duì)的某個(gè)部分打上一道聚光燈——弦樂、木管、銅管、打擊樂各自清晰可見。“你可以拿起小提琴看看它怎么運(yùn)作。”切斯勒說，“你還可以調(diào)音，或改造這把樂器，看看會(huì)對(duì)音樂造成什么影響。”

在獲得這些新型小鼠品系后，金蒂最先研究的目標(biāo)是有毛皮膚這一“地下世界”。相較之下，無毛皮膚研究較為充分，因?yàn)槠渲忻芗植贾覀兪熘挠|覺結(jié)構(gòu)，如梅克爾復(fù)合體和邁斯納小體。而對(duì)那些讓我們感知毛發(fā)彎曲或拉拽時(shí)所依賴的神經(jīng)結(jié)構(gòu)，人們卻知之甚少。

盡管我們通常會(huì)覺得皮膚是平滑的，實(shí)際上，除了手掌、腳底、嘴唇、乳頭和部分生殖器區(qū)域，其余大部分身體都覆蓋著毛發(fā)。其中，絨毛細(xì)軟且顏色較淺，能幫助汗液蒸發(fā)降溫；保護(hù)毛則較粗，能防止摩擦和抓撓帶來的傷害。金蒂發(fā)現(xiàn)，不同類型的毛發(fā)本身也都是“觸覺感受器”。

皮膚中主要的感覺感受器

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制圖：神經(jīng)現(xiàn)實(shí)

他的團(tuán)隊(duì)利用小鼠品系和其他基因工程手段，給三類已知對(duì)輕觸敏感、但末梢結(jié)構(gòu)尚未明晰的感覺神經(jīng)元打上熒光標(biāo)簽。借助顯微鏡，這些神經(jīng)元在小鼠有毛背部的皮膚中如霓虹燈般發(fā)出紅綠熒光，末梢結(jié)構(gòu)清晰可見。研究人員觀察到一種梳狀結(jié)構(gòu)，像王冠一樣環(huán)繞毛囊。他們將這種結(jié)構(gòu)命名為披針形末梢，因?yàn)槠浼舛顺逝槧钍帐?/strong>

令人驚訝的是，這三種神經(jīng)元都能形成披針形末梢，但各自負(fù)責(zé)不同類型的毛發(fā)。小鼠的毛發(fā)分為三類：保護(hù)毛，以及類似人類絨毛的錐形毛和鋸齒毛。金蒂的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，粗大、傳導(dǎo)速度快的神經(jīng)元會(huì)環(huán)繞保護(hù)毛與鋸齒毛的毛囊，使小鼠能夠迅速辨別觸碰的位置和方式；而纖細(xì)、傳導(dǎo)速度較慢的神經(jīng)元?jiǎng)t靶向錐形毛與鋸齒毛。金蒂后來還發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元形成的是單側(cè)冠狀結(jié)構(gòu)（如同箍冠），可以傳遞毛發(fā)被特定方向掃過或拉扯的信息。而錐形毛和鋸齒毛也同樣是感知細(xì)膩、傳導(dǎo)緩慢的神經(jīng)元的作用目標(biāo)。過去人們認(rèn)為這些神經(jīng)元引起瘙癢感，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)它們與愉悅的觸覺感受有關(guān)，因此有時(shí)也被稱為“撫觸感受器”（caress sensors）。金蒂實(shí)驗(yàn)室最近還發(fā)現(xiàn)，這類神經(jīng)元是狗在被水弄濕時(shí)會(huì)抖動(dòng)身子的原因。

金蒂團(tuán)隊(duì)的研究成果于2011年發(fā)表，首次揭示了毛發(fā)如何帶來如此豐富的觸覺感受。“這是一項(xiàng)壯舉。”加州大學(xué)伯克利分校的神經(jīng)科學(xué)家戴安娜·包蒂斯塔（ Diana Bautista，未參與該研究）評(píng)論道：“這個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜程度令人震撼：不同類型的神經(jīng)元以一種優(yōu)雅而有序的方式支配皮膚。而那些神經(jīng)元圖像同樣令人驚艷，這就像第一次看到從太空拍攝的地球那樣。”

美妙振動(dòng)

金蒂繼續(xù)深入繪制皮膚觸覺感受器的詳細(xì)地圖。在2015年的一項(xiàng)研究中（當(dāng)時(shí)他的實(shí)驗(yàn)室已遷至哈佛醫(yī)學(xué)院），他發(fā)現(xiàn)了一種新的快速傳導(dǎo)神經(jīng)元類型，它們像套索一樣纏繞毛囊。1960年代最早發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)元的生理學(xué)家曾認(rèn)為它們是疼痛感受器。但金蒂發(fā)現(xiàn)，這些神經(jīng)元實(shí)際上還能感知大面積有毛皮膚（比如手背）上的輕柔摩擦，因此他稱它們?yōu)榄h(huán)狀末梢（circumferential endings）。它們擅長(zhǎng)偵測(cè)緩慢而廣泛的觸摸動(dòng)作，這一能力來自多達(dá)180個(gè)“分支”，每個(gè)分支分別纏繞一個(gè)毛囊。

近年來，他還深入探究了性觸覺（sexual touch）的神經(jīng)機(jī)制。早期解剖學(xué)家除了發(fā)現(xiàn)梅克爾細(xì)胞等結(jié)構(gòu)外，還在外生殖器中觀察到一些形狀類似手部邁斯納小體的球狀結(jié)構(gòu)。這些被稱作克勞斯小體的結(jié)構(gòu)，也存在于嘴唇、乳頭、肛門，甚至眼球和指關(guān)節(jié)等部位。科學(xué)家們長(zhǎng)期懷疑它們與性有關(guān)，但功能尚不明確，一些人甚至猜測(cè)它們是溫度感受器。

2024年6月發(fā)表的一項(xiàng)研究中，金蒂及其合作者發(fā)現(xiàn)，克勞斯小體是由兩種快速傳導(dǎo)神經(jīng)元的軸突末端組成的。通過激活或剔除小鼠中的這些神經(jīng)元，研究人員證實(shí)它們可誘發(fā)性喚起。克勞斯小體與邁斯納小體一樣，對(duì)振動(dòng)高度敏感。金蒂解釋道：“你可能會(huì)問，‘為什么是振動(dòng)？’因?yàn)楫?dāng)皮膚摩擦皮膚時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生微小的振動(dòng)。這些小體非常擅長(zhǎng)捕捉這種振動(dòng)。”克勞斯小體對(duì)40到80赫茲的頻率最敏感，這正好是常見震動(dòng)式成人玩具的工作頻率。

不過，金蒂最鐘愛的觸覺神經(jīng)元，是形成洋蔥狀小體的帕奇尼神經(jīng)元。在人類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，這些小體位于無毛皮膚與有毛皮膚的深層，特別集中在關(guān)節(jié)附近（在小鼠中則多分布于手腕、踝部與趾骨周圍）。像邁斯納和克勞斯小體一樣，帕奇尼小體也對(duì)振動(dòng)敏感，但它們的靈敏頻率遠(yuǎn)高得多——可達(dá)1000赫茲。金蒂回憶當(dāng)初的疑問：“到底什么樣的東西在這樣的頻率范圍內(nèi)振動(dòng)？火車的轟鳴？大提琴的回響？還是暴雨的敲擊？”他知道大象的腳和鼻子能感知來自數(shù)公里外其他大象的腳步與叫聲，這些部位正密布著帕奇尼小體。他開始懷疑，或許這些小體是“地震感受器”。

為驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，金蒂團(tuán)隊(duì)記錄了清醒小鼠中帕奇尼神經(jīng)元的電信號(hào)。當(dāng)研究人員在小鼠身邊重重敲擊地面時(shí)，這些神經(jīng)元被激活；當(dāng)他們?cè)跀?shù)米外敲地，神經(jīng)元仍然放電；甚至輕輕用手指敲地，也能讓它們響應(yīng)。

更令人驚訝的是，當(dāng)研究人員追蹤這些神經(jīng)元的信號(hào)傳入大腦的路徑時(shí)發(fā)現(xiàn)，它們并未像一般觸覺信號(hào)那樣走常規(guī)路線——即經(jīng)腦干傳入丘腦，再到達(dá)軀體感覺皮層。相反，正如其團(tuán)隊(duì)在2024年報(bào)道的，大多數(shù)帕奇尼神經(jīng)元的信號(hào)進(jìn)入了處理聲音的腦區(qū)——下丘腦。

金蒂形容帕奇尼小體為“分布在全身的小型人工耳蝸”。他的團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這些小體一旦被激活，大腦對(duì)聲音的反應(yīng)會(huì)增強(qiáng)。“機(jī)械振動(dòng)會(huì)讓聽覺線索變得更加顯著。”這或許解釋了為什么我們?cè)诼犚魳窌r(shí)，常常不僅在內(nèi)心“感受”到音樂，還能產(chǎn)生強(qiáng)烈的身體共鳴。

萬千瑰麗

在過去五年里，金蒂和其他科學(xué)家對(duì)成千上萬個(gè)單個(gè)觸覺神經(jīng)元進(jìn)行了遺傳分析。根據(jù)這些神經(jīng)元表達(dá)的基因進(jìn)行分類，金蒂團(tuán)隊(duì)目前已識(shí)別出18種不同類型，可能還有更多——由于當(dāng)前細(xì)胞分選技術(shù)的分辨率有限，確切數(shù)目仍難以確定。這些類型中，包括了他研究重點(diǎn)的六七種“輕觸”神經(jīng)元，也包括六種響應(yīng)較強(qiáng)機(jī)械刺激的神經(jīng)元（其中一些還對(duì)溫度或化學(xué)刺激有反應(yīng)）、一種專門感知灼熱疼痛的神經(jīng)元、一種感知寒冷的神經(jīng)元、三種或更多感知身體位置的神經(jīng)元，以及一些目前功能仍未知的類型。

隨著更多觸覺神經(jīng)元被分析，數(shù)字很可能還會(huì)繼續(xù)增加。而且，即使軸突末端結(jié)構(gòu)的不同，這些神經(jīng)元仍然可以進(jìn)一步細(xì)分。例如，一種能在無毛皮膚中形成邁斯納小體、感應(yīng)振動(dòng)的神經(jīng)元，也可以在有毛皮膚中形成披針形末梢，用于探測(cè)毛發(fā)移動(dòng)。在2023年一項(xiàng)研究中，金蒂團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這類神經(jīng)元甚至支配結(jié)腸，其軸突在腸道中分支并纏繞運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，使我們能夠感知腸道擴(kuò)張。因此他總結(jié)道，如果同時(shí)考慮基因與形態(tài)差異的話，“也可以說其實(shí)有五六十種不同的觸覺神經(jīng)元類型。我們并不知道究竟還有多少有待挖掘。”

金蒂將繼續(xù)挖掘它們。如今，他仍在思考那些十多年前就開始追問的基本問題：這些觸覺神經(jīng)元分別通向何處？它們的末梢結(jié)構(gòu)是什么樣？它們?nèi)绾尾蹲轿锢硎澜绲呢S富性？“我們現(xiàn)在對(duì)皮膚中的‘誰是誰’，以及它們的反應(yīng)特性，已經(jīng)有了相當(dāng)清晰的了解。”金蒂說。但心臟、肺、喉、食道、胃、腸、腎這些器官呢？是什么神經(jīng)元讓肌肉感到酸痛與疲勞、引發(fā)偏頭痛，或是在嬰兒吮吸時(shí)讓母親的乳房分泌乳汁？

金蒂也想知道，這些神經(jīng)元如何與大腦連接并生成感知。由數(shù)百萬神經(jīng)末梢感受到的壓力與振動(dòng)，到底如何成為對(duì)“擁抱”的感知？我們又是如何感知濕潤感、滑膩感和彈性的？“想象你在擠壓一個(gè)氣球，”他說，“顯然不會(huì)只有一種感覺神經(jīng)元能單獨(dú)編碼‘?dāng)D壓感’。”

他的研究不僅改變了我們對(duì)單一觸覺感受器的認(rèn)識(shí)，也顛覆了我們對(duì)其如何傳遞信息的理解。直到最近，經(jīng)典理論認(rèn)為觸覺信號(hào)像打電話一樣，沿著固定的線路一路傳輸?shù)酱竽X的軀體感覺皮層，這個(gè)大腦區(qū)域處理各類感覺信息。“因此，所有觸覺世界中的高級(jí)特征都被認(rèn)為是皮層的‘涌現(xiàn)屬性’。”但他與其他研究者的成果推動(dòng)了這一理論的范式轉(zhuǎn)變。現(xiàn)在很明確的是，大量觸覺信息在進(jìn)入大腦認(rèn)知區(qū)域之前，就已在脊髓和腦干被加工處理，也就是說，觸覺信息的神經(jīng)生物處理過程比我們過去以為的更早發(fā)生。

如果你問金蒂這些知識(shí)到底有什么實(shí)際用途，他會(huì)列出常見應(yīng)用方向：更好的鎮(zhèn)痛藥、改善自閉癥等感覺處理障礙的治療方法、更逼真的仿生義肢。但真正驅(qū)動(dòng)他前行的，是一種更抽象的動(dòng)力：敬畏感。他的研究，讓他對(duì)這項(xiàng)我們習(xí)以為常的感官有了更深的體會(huì)——觸覺是如此細(xì)膩多維，直至今日它仍時(shí)常帶來驚喜。

不久前，他去聽了一場(chǎng)波士頓交響樂團(tuán)的演出。“我把手指搭在椅子上，閉上眼睛，靜靜感受音樂。”

作者：Ariel Bleicher

譯者：EY

原文：

https://www.quantamagazine.org/touch-our-most-complex-sense-is-a-landscape-of-cellular-sensors-20250416/