当你不看身体时，你的身体如何知道你的肢体在哪里？当该去洗手间或者触摸是令人舒缓还是痛苦时，身体如何感知？
所有这些能力都依赖于感知触觉或压力的机制。本周，加利福尼亚州拉霍亚斯克里普斯研究所的阿登·帕塔普蒂安因其对发现此类机制的贡献而被授予诺贝尔生理学或医学奖，这些机制检测这些感觉输入并将其转化为大脑可以感知到的神经冲动。他与加利福尼亚大学旧金山分校的大卫·朱利叶斯分享了该奖项，朱利叶斯的工作揭示了我们如何感知热和疼痛。
帕塔普蒂安和他的同事们鉴定了压力敏感离子通道，称为 Piezo1 和 Piezo2——嵌入在某些细胞膜中的特殊蛋白质分子，使它们能够传输信号以响应触摸或压力。为了找到它们，研究人员有条不紊地灭活压力敏感细胞中的单个基因，直到他们找到指示细胞制造这些离子通道的基因，从而关闭细胞响应触摸的能力。然后，他们将这些基因插入到对触摸不敏感的细胞中，并表明这些细胞获得了这种敏感性。
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这种机制对于从了解一个人肢体在空间中的位置（一种称为本体感觉的感觉）到检测膀胱充盈度和肺部空气量至关重要。理解它对于基础科学来说是一项突破，并且有一天可能导致治疗触摸或内脏器官感知的障碍。
《大众科学》与帕塔普蒂安谈论了他如何得知自己获得了诺贝尔奖、为什么触觉在如此长的时间里仍然是一个谜以及为什么这些发现对人类生理学如此重要。
[以下是采访的编辑稿。]
您是如何发现自己获得了诺贝尔奖的？
我的手机处于“请勿打扰”模式，所以我差点没收到消息。我的父亲 94 岁了，他和我的母亲独自住在洛杉矶。他们有一部座机，所以他们接到了电话。他能够给我打电话，所以我从我父亲那里听到了这个消息——这实际上是一个非常特殊的时刻。我的意思是，他们没有告诉他。他只是说，“我想你得到了”，因为他们给他打了电话。但这是一个美好的时刻。即使你认为这有可能，听到这个消息仍然是一个完全的震惊。而且现在是凌晨两点，所以你担心自己根本不清醒。
这真是疯狂的 24 小时，但我很享受。这不仅仅关于我，还关于我实验室的人、我的研究所、研究触觉的整个领域。每个人都为此感到非常高兴。
为什么温度和触觉如此重要？
我总是喜欢强调，我的同事和我研究我们所做的事情只是因为对基础科学的兴趣。我认为这很令人着迷，当我们开始这项研究时，五大主要感觉之一的机制——我们如何感知触觉——尚不为人所知。这是非常独特的，因为其他一切——无论是你在谈论基于化学物质的气味或味道，还是从你身体分泌的激素，如胰岛素——都是化学感知。因此，这里有一种完全不同的现象，它基于感知物理刺激，例如压力。
但我也发现本体感觉这个概念非常有趣：你的肢体相对于你身体其余部分的位置感。我认为这可能是你最重要的感觉。我想说，大多数人可能甚至从未听说过它，或者从未停下来思考过这种感觉。你的感觉神经元支配你身体的所有肌肉，并且从你的肌肉被拉伸的程度来看，你有一个非常直观的——实际上不用看——你的肢体在哪里的图像。这就是我如何闭上眼睛触摸我的鼻子。这就是本体感觉。我认为，部分原因，人们认为这是理所当然的，因为你永远无法关闭它。这不像你的视觉，你可以闭上眼睛说，“这就是没有看到的世界的样子。”
温度、触觉和疼痛感都是相关的，并且它们是由相同的神经元[机制]完成的，这一事实为为什么研究它很有趣提供了一个非常有力的理由。
您能否概述一下导致您获奖的研究？
这个想法非常简单。我们知道，要启动触觉，需要这些压力激活的离子通道来做一些非常基本的事情：它们要么关闭，要么打开。当它们打开时，离子（例如，钠）就会进入。这是神经元理解的语言，因为[钠离子的涌入]会使神经元去极化并发送一个称为动作电位的信号，然后该信号可以与下一个神经元对话。但是这些压力传感器[或受体]的身份尚不清楚。这在过去 10 年里一直是我生活的重点。当我们 2010 年首次发现 Piezo 受体时，是因为我们采取了一种非常还原论的方法。我们说，“我们知道我们的身体中有这些压力传感器，但我们不知道它们是什么。”我们说，“找到它们的最简单方法是找到一种细胞系——一种在培养皿中生长的细胞——对压力有反应。”
所以我的[当时的]博士后学者伯特兰·科斯特找到了一种以这种方式响应压力的细胞系。他列出了一系列候选基因，并逐个敲除[灭活]它们，并试图查看这种压力感应反应是否仍然存在。这非常费力。他大约花了三天时间来测试每个候选者，所以他有一整年的负面数据。然后，最终，候选者编号 73——当他删除或敲除它时，这种压力反应消失了。因此我们知道我们手头上有一些有趣的东西。
接下来您做了什么来证明这些基因实际上对于感知压力是必要的？
现在的大实验是取出这些基因并制造一个全长蛋白质，并将其放入一个对机械刺激不敏感[触觉敏感]的细胞中——我们放入的每个细胞都变得对机械刺激敏感。这就是我们所说的“必要且充分”。这两个实验加在一起，非常有说服力地证明这就是传感器。
这项工作有哪些实际应用？
在几年之内，我们表明这些离子通道是触觉、本体感觉、慢性疼痛病症中常见的一种特定类型疼痛感觉的主要传感器。我们还表明，它们在内感受中起着重要作用，内感受是对内脏器官的感知。以膀胱充盈度为例：每次你感觉必须去洗手间时，这都是一种机械感觉——膀胱扩张，它会告诉你何时必须去。这似乎是 Piezo2 依赖性的。每次你呼吸时，Piezo 通道都在监测你的肺部扩张了多少。这样的例子不胜枚举。我们还表明，这些离子通道感知血管中的血压，并且是保持血压恒定的反馈回路的一部分。
我们还与美国国立卫生研究院的亚历山大·切斯勒和他的同事合作，他们可以接触到研究对象，这些研究对象缺乏 Piezo2。他们的主要表型是他们不协调——他们直到五岁或更大才学会走路，即使这样，他们也需要帮助才能做到。切斯勒和他的团队在进行测试时很快意识到，这些人无法区分触摸，并且他们的本体感觉完全失灵。他们具有与某些形式的异常性疼痛患者相同的缺陷，异常性疼痛是指触摸变得疼痛（例如，如果你晒伤了，仅仅穿上衬衫或触摸你的肩膀就会疼痛）。患有神经性疼痛的人会长期经历这种现象，并且真的没有好的药物可以治疗它。我们已经做了一些测试来表明这些情况是 Piezo2 依赖性的。这就是为什么我们认为它实际上可能成为未来一个有趣的药物靶点。
存在挑战；这些分子不容易靶向。但更重要的是，用口服药片灭活全身的 Piezo2 并不是一个好主意。那会击倒你的触觉、本体感觉和所有其他感觉。因此，对此的任何调节都必须局部进行，也许仅在膀胱内进行。或者，如果你在肘部或身体其他部位患有非常严重的神经性疼痛，我可以想象一种局部用药。我们离那还很远，但这可能是有用的。
您在黎巴嫩的战争和暴力时期长大。这如何影响了您的人生和事业？
我是亚美尼亚裔。我在黎巴嫩长大，当我 18 岁时，我几乎逃到了美国。我认为这对我产生了巨大的影响。你知道，在饱受战争蹂躏的国家长大，我甚至无法想象从事科学事业。来到这里是一个巨大的冲击，但与此同时，我认为我一直都在告诫自己不要把事情视为理所当然，因为我经历了艰难的童年和我经历的所有事情。我认为这帮助我珍惜我所拥有的一切，并认识到能够在这里接受我所受的教育是多么的荣幸——让政府资助基础科学，我认为这绝对是明智之举，因为不仅发现很棒，而且所有实际应用都来自基础发现。而且我认为美国仍然是世界上最鼓励这一点的国家之一。