挠痒痒是一种神秘的现象:这种特殊的触摸形式非常强大,它可以让我们几乎无法控制地尖叫、喘息、大笑或无助地恳求饶命。然而,我们仍然不了解它是如何运作的。几十年前,科学界惊讶地发现老鼠也和我们一样容易被挠痒痒,而今天发表在《科学》杂志上的一项研究揭示了更多关于老鼠被挠痒痒时大脑中发生的事情。
柏林洪堡大学的研究人员在不同的情况下对老鼠进行挠痒痒和玩耍,并能够识别出大脑中的一个区域,这个区域可能是老鼠如何反应的关键。但这里有一个问题:这个大脑区域在快乐的老鼠被挠痒痒和玩耍时会被激活,但在焦虑的老鼠被挠痒痒或玩耍时则不会做出反应。也许最引人注目的是,当科学家刺激这个大脑区域时,老鼠立即开始发出与被挠痒痒和玩耍时相同的高音“咯咯笑”(超出人类听力范围)。
许多哺乳动物物种对昆虫在皮肤上爬行引起的轻微、痒痒的骚扰很敏感,但很少有对“咯咯痒痒”——即强烈、引人发笑的挠痒痒做出反应的。科学家们曾经认为,“咯咯痒痒”的影响仅限于人类和其他灵长类动物等高度智能、社会化的物种。然而,在1999年,雅克·潘克塞普和杰弗里·伯格多夫成功地证明,挠幼鼠会促使它们发出与玩耍时相同的超声波咯咯笑声。
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本研究的共同作者岛山慎平和米歇尔·布雷希特决定在此研究的基础上,更仔细地研究老鼠的大脑如何对挠痒痒和玩耍等令人愉悦的活动做出反应。他们将注意力集中在体感皮层上,这是一个大的大脑区域,可以对触觉信息(如触摸、疼痛、温度和压力)做出反应,并且具有与不同身体部位相对应的不同区域。
研究人员与年轻的雄性老鼠(最怕痒的群体)合作,首先想证实之前的发现。因此,他们开始挠痒痒——这是有史以来最好的工作,据进行实验并称自己为“专业老鼠挠痒痒者”的岛山说。正如之前的研究一样,老鼠在肚子和背部被挠痒痒时会发出高音咯咯笑声。研究人员用特殊的麦克风记录了这些咯咯笑声,并以较低的、对人类友好的音调播放出来。他们还观察到,老鼠开始主动寻找挠痒痒的手。这些动物在笼子里嬉戏玩耍,做出“快乐跳跃”,布雷希特说,这是一种“我们在许多哺乳动物非常兴奋时看到的行为”。然而,当研究人员通过将老鼠放在高而暴露的平台上,在强光下使其焦虑时,老鼠在被挠痒痒时不再咯咯笑。
接下来,研究人员观察了体感皮层中对动物“躯干”区域(他们挠老鼠的肚子和背部区域)的触摸做出反应的区域中的脑细胞。他们发现,在挠痒痒时,快乐的老鼠会在爆发高音咯咯笑声之前,表现出代表该躯干区域的脑细胞的激活。焦虑的老鼠在这个区域没有那么多激活,即使它们以相同的方式被挠痒痒,这表明情绪会影响该大脑区域如何对触摸做出反应。
当老鼠通过在笼子里追逐友好的手玩耍时,这个大脑区域也会被激活。这个结果特别令人惊讶,因为体感皮层参与处理触摸。但正如岛山解释的那样,在玩耍期间,“没有人触摸老鼠,因此身体表面没有触觉输入。”对于布雷希特来说,这一发现表明大脑中挠痒痒和玩耍之间存在联系。“也许挠痒痒和玩耍之间存在共同的机制或相似之处,”他说,“也许挠痒痒是大脑使动物相互作用的一种技巧。”
在最后一个实验中,研究人员使用电流人为地激活了体感皮层的躯干区域,这导致了岛山所描述的“尤里卡时刻”:即使老鼠没有被挠痒痒或玩耍,它们也立即开始发出与在这些活动中自然发出的相同笑声。
布雷希特解释说,这些结果共同构成了一个更完整的躯干区域图像,该区域是体感皮层的一个区域,既对挠痒痒的身体接触做出反应,又对无接触的玩耍体验做出反应,因为它对情绪敏感,并且可能是老鼠在这些活动中咯咯笑的原因。
该领域中没有参与这项研究的其他研究人员对这些发现感到兴奋。弗里堡大学的神经科学家戴安娜·罗卡罗和艾丽丝·瓦滕多夫在一封电子邮件中写道,该研究是第一个使用大脑刺激来引发挠痒痒笑声的研究,这“构成了杰出的成果”。他们补充说,特别值得注意的是,玩耍行为激活了与挠痒痒相同的大脑区域。波兰科学院的神经科学家皮奥特·波皮克也赞扬了这项工作,特别是其确定了大脑区域,这可能是老鼠观察到的高音咯咯笑声的可能机制。帕尔马大学的神经科学家福斯托·卡鲁阿纳称这项研究“非同寻常”,并指出它推进了潘克塞普和伯格多夫的早期工作。他强调,由于研究人类的笑声非常困难,“找到笑声的动物模型至关重要。”
这项研究也提出了新的问题。被认为是该领域先驱的潘克塞普指出,我们仍然不知道这种认知大脑反应是否涉及情绪成分——潘克塞普称之为“感觉信息”。最大的问题是,“皮层中引发的声音仍然感觉良好吗?”
但是,老鼠的怕痒与我们自己对挠痒痒的反应有什么关系呢?布雷希特说:“老鼠和人类[分化]可能在1亿年前。”“但怕痒的现象非常相似。” 最能说明问题的观察是他和岛山没有包括在论文中的一个:老鼠和人类一样,手部不敏感,但脚底非常敏感,他说。“这是其中一项真正让我认为,嘿,我们正在研究同一事物的观察结果。”