独特的神经纤维或能解释触摸的社会意义

一个长期被忽视的神经系统,对轻柔的抚摸作出反应,可能对我们彼此建立联系的能力至关重要

我的三个儿子几乎都十几岁了,他们早年的一些细节开始变得模糊。 到底是谁说了关于狗的那个笑话? 谁在过马路时掉了牙齿? 但我清楚地记得每个孩子出生后的几分钟,就好像孩子们是今天早上才来到这个世界一样。 当我抱起我的新生儿时,我把他抱在胸前,抚摸着他的背,亲吻着他小小的头顶。 然后我们就那样待了很久,母亲和孩子。

触觉在很大程度上解释了为什么那些时刻如此强大。 长期以来,人们一直认为触觉在培养关系中非常重要,以至于在没有触觉的孤儿院长大的婴儿经常会夭折。 与我的孩子们最初的那些时刻,以及随后的多年的拥抱和依偎,无疑为我们之间深厚的感情做出了巨大的贡献。

为什么会这样,传统上一直是心理学家研究的领域,他们提出了许多解释,例如依恋理论和催产素的增加。 然而,这些建议并不能充分阐明触觉的直接性和力量,并且它们忽略了潜在的生物学基础。 与此同时,神经科学家直到最近才只关注触觉感知的辨别性质——触觉如何让我们区分婴儿的皮肤和他的毯子,以及皮肤是否发烧。 他们认为,触觉的任何情感方面都是后来才出现的,在大脑处理了感觉并有几百毫秒的时间来添加情感背景之后。


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几年前,当一小群但意志坚定的神经科学家提出,当我抱着我的婴儿时,正在发生一些更根本的事情时,这种观点发生了改变。 他们不断增长的研究成果揭示了触觉的另一个维度,它与其辨别功能是分开的。 这个新近被认识到的系统,被称为情感或情绪性触觉,由神经纤维组成,这些神经纤维恰好由母亲给予孩子的爱抚所触发。 依恋的这些神经生物学基础可能在人类行为中发挥着比以往认识到的更为重要的作用,建立联系并增加我们的生存机会。 这些纤维也可能帮助我们的大脑构建和整合自我和他人的意识,从而影响我们对自己身体的意识以及与周围人建立联系的能力。

“情感性触觉是了解正常社会大脑发育的潜在途径,”英国利物浦约翰摩尔斯大学的神经科学家、该领域的领导者弗朗西斯·麦格隆说。 “它为大脑提供了关于你和我的知识,而温柔、养育性触摸的情感品质是一种非常重要的感觉,它支撑着许多社会互动。”

一种新型神经纤维
皮肤中的神经元通过各种神经纤维和称为机械感受器的感觉受体(专门用于触觉)来接收关于我们接触的一切的信息。 就像眼睛的视杆细胞和视锥细胞一样,它们传递不同的信息片段来构成我们所看到的全部内容,不同的神经纤维对不同类型的触摸反应最佳。 它们有偏爱。 例如,有些喜欢被推,而另一些则喜欢被拉伸。 一类纤维,A-β,承担了大部分辨别工作,这些纤维遍布全身,尤其是在手掌中。 因为它们被一层称为髓磷脂的脂肪绝缘层包裹,所以它们能够快速传导神经系统的电信号。 毕竟,如果您踩到钉子上,速度至关重要。 C纤维是另一种触觉纤维。 它们没有髓鞘,携带信息的速率要慢得多,比它们的邻居慢 50 倍。

迄今为止,最受科学关注的两种 C 纤维是疼痛和瘙痒纤维。(尽管一些关于疼痛刺激的信息传播很快,但 C 纤维中携带的丰富细节需要更多时间,这就是为什么有时在您割伤自己和开始感到疼痛之间会有一段延迟。)现在,麦格隆说,他最初的职业生涯是研究疼痛,“又多了一个新成员”。 这种新纤维仅存在于多毛的皮肤中,例如前臂或背部的皮肤,而不是手掌和脚底的无毛或光滑的皮肤,它被称为 C-触觉 (CT) 传入神经,这个名称表明它向中枢神经系统传递信息。 CT 传入神经对爱抚、充满爱意的轻拍或任何其他形式的所谓轻柔或无害的触摸的轻柔速度和舒适的皮肤温度非常敏感。(性反应是不同的,尽管两者之间的界限很难界定,因为感官触摸当然可以导致性行为。) 从技术上讲,皮肤上任何低于 5 毫牛顿压力(大约像明信片一样轻)的压力都符合轻柔触摸的条件,这与疼痛的高压形成对比,这就是为什么相关神经纤维的另一个术语是 C 低阈值机械感受器。

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这些纤维的发现实际上可以追溯到 1939 年,当时瑞典神经生理学家 Yngve Zotterman 在猫的皮肤中发现了一群 C 纤维,这些纤维与传递疼痛的感受器不同。 Zotterman 最初推测它们可能在挠痒痒的感知中发挥作用,尽管后来的发现会驳斥这种观点。 然而,没有人太在意这一发现,人们认为,如果这种纤维存在于人类中,那一定是进化遗留下来的。

微神经电描记术是一种非常精确的方法,使用非常细的电极记录单个神经纤维中的电活动,这种技术使科学家能够研究人类的 CT 传入神经。 1990 年,同样是瑞典科学家首次全面报告了人类面部中的这种纤维。 另一位研究人员,哥德堡大学的神经生理学家 Åke Vallbo 和他的同事很快在前臂的多毛皮肤中发现了类似的神经纤维。 像其他未髓鞘化的 C 纤维一样,这种纤维反应迟缓,但它对轻柔触摸有反应,而不是对疼痛或瘙痒有反应。“这完全是新的,”当时是 Vallbo 实验室的博士生,现在是瑞典林雪平大学的神经科学家,正在与麦格隆合作的 Håkan Olausson 说。 这一发现引出了一个问题,这个问题从此指导了对这些纤维的研究:它们是用来做什么的?

我们显然需要一个系统来提醒我们注意疼痛。 没有它,我们将难以生存。 现已退休的 Olausson 和 Vallbo 推测,这些新纤维的功能方式与我们通常认为的触觉不同。 他们说,也许它们更多的是关于感觉而不是感知,而愉悦触摸的回报不仅仅是对令人安心的拍背或感官爱抚的快乐副产品。 简而言之,温柔触摸的乐趣可能会鼓励人际互动。“我们大脑中的奖励系统会促进有益于生存的行为,”麦格隆说。 “回顾进化,很明显,共同工作的生物体更加成功。 为了促进这种团结,需要提升亲密身体接触的价值。”

对其他动物物种的梳理行为的研究支持了这一假设。 牛津大学的人类学家和进化心理学家罗宾·邓巴认为,灵长类动物的梳理行为支持社会联系和生殖成功。 麦吉尔大学的神经科学家迈克尔·米尼已经证明,更频繁地舔舐和梳理幼鼠的鼠妈妈会养育出压力较小的幼鼠,这些幼鼠长大后也会成为更好的父母。

尽管人类和动物的触觉还有很多有待探索的地方,但麦格隆承认,当他考虑到 CT 传入神经在该领域的可能性和影响时,他有点飘飘然:“我觉得情感性触觉可能是社会大脑的希格斯玻色子。”

对温柔的敏感
Olausson、麦格隆和他们的同事在过去的 20 年里花费了大量时间来拼凑 CT 传入神经的特性。 例如,麦格隆首先询问是否有可能量化所谓的“愉悦触摸”。 从 1999 年开始,他和他的同事报告了一系列心理物理学研究,其中机器人以每秒 0.5 厘米、5 厘米或 50 厘米的速度刷人们的前臂。 受试者将每秒 5 厘米描述为最愉悦的。 在 2009 年的相关研究中,神经生理学家 Johan Wessberg 和 Line S. Löken(当时都在哥德堡)使用微神经电描记术来确定,受试者关于什么是最愉悦的报告反映在神经生物学中。 CT 传入神经对以平均每秒 5 厘米的速度被刷时的反应最强烈,这个速度与爱抚的轻柔抚摸非常吻合——例如,令人安心地拍拍肩膀或背部按摩。 他们在哥德堡的同事 Rochelle Ackerley 领导的一项研究在 2014 年补充了 CT 传入神经的新兴肖像,该研究表明,它们也对温度敏感,喜欢皮肤的温度而不是任何更冷或更热的温度。

2002 年,Olausson 和他的同事发表了关于 CT 传入神经的最早也是最重要的发现之一,该发现基于对一位名为“G.L.”的患者的研究,她患有一种罕见的神经元病,导致她失去了髓鞘化的传入神经,但未髓鞘化的神经纤维完好无损。 最初,当刷她的前臂时(这应该会刺激她剩余的 CT 传入神经),G.L. 说她没有任何感觉。 但在一种强迫选择的情况下,G.L. 看不到他在做什么,Olausson 用一个小刷子定期抚摸她的前臂,并要求她说她是否被触摸过。 她几乎 100% 准确。 显然,G.L. 能够检测到这种轻柔的触摸,但她对这种感觉的细微差别几乎没有经验,以至于她一开始无法识别它。

经过训练,G.L. 开始识别轻柔的触摸,并将其描述为愉悦的。 在手掌皮肤上进行相同的刷拭(手掌上没有 CT 传入神经)不会产生任何反应。 当研究小组在功能性 MRI 机器中对 G.L. 进行相同的测试时,他们看到大脑中通常对触摸作出反应的区域,即躯体感觉皮层,没有任何活动。 相反,反应出现在岛叶皮层,它与边缘系统相连,被认为对于监测情绪和对自身身体的感觉(称为内感受)非常重要。 后一种感觉使人们能够感知自己的内在状态,例如饥饿和疲惫,从而建立必要的内在意识。 英格兰的第二位神经元病患者证实了这些发现。 影像学研究揭示的边缘系统中的激活是支持 Olausson 和 Vallbo 最初理论的重要证据,即 CT 传入神经更多地与感觉有关,而不仅仅是感觉。

2011 年,Olausson 和他的同事报告了一个瑞典北部家庭的遗传性疾病,该疾病导致正常的髓鞘化神经纤维,但大量丢失了未髓鞘化的 C 纤维——基本上与 G.L. 的情况相反。 正如预期的那样,这组受试者能够感知触摸,能够区分触觉,但与没有这种突变的人相比,他们发现爱抚不太令人愉悦。*(他们对疼痛和温度的敏感性也降低了。) “这几乎就像一项病灶研究,”Olausson 说。 “你移除传入神经,然后触摸变得不那么令人愉悦。”

最近,Olausson 的实验室开始关注婴儿的情感性触觉。 触觉是子宫内最早出现的感官,虽然远未成熟,但它是出生时最发达的感官。 在 2014 年于华盛顿特区举行的神经科学学会会议上报告的一项研究中,Olausson 在哥德堡的同事 Emma Jönsson 使用功能性近红外光谱 (fNIRS),这是一种非侵入性的大脑成像方法,表明新生儿可以检测到刺激 CT 传入神经的抚摸触摸,但不能检测到更快的刷拭,这表明这种二级触觉系统确实已经在出生时就存在了。 该团队正在扩展其调查范围,以评估 6 岁及以上儿童的触觉敏感性。 研究人员认为,情感性触觉可能是母婴之间联系的关键。“必须有一个系统告诉新生儿,你必须靠近看护者,一个主要促进靠近母亲的系统,”Olausson 说。

触觉失调
随着对情感性触觉的研究获得进展,科学家们正在研究如果情感性触觉系统出现问题会发生什么。 毕竟,如果触觉在我们社会联系中起着某种基本作用,那么在建立联系方面有困难的人可能会对其他人觉得如此愉悦的温柔抚摸作出不同的反应。

自闭症研究员、耶鲁大学转化发育神经科学中心主任凯文·A·佩尔弗里受到麦格隆的启发,开始在他的工作中考虑情感性触觉。“我认为很明显它可能在[自闭症]中发挥作用,因为这种触觉系统投射到边缘系统,”佩尔弗里说。 “长期以来,我们一直认为自闭症患者的边缘系统是不同的,所以这是社会信息处理的另一种途径吗? 这在自闭症患者中是否有所不同?”

2013 年,佩尔弗里和他的同事发表了一项研究结果,其中他将 19 名健康受试者放入 fMRI 机器中,并以慢速和快速刷他们的手臂。 研究人员看到大脑的社会区域,例如岛叶皮层、眶额皮层和颞上沟(自闭症患者特别感兴趣的区域),对较慢、较温柔的刷拭的反应比对较快的刷拭的反应更大。 这 19 名受试者(均未患自闭症)也填写了一份衡量社会行为的问卷。 那些有自闭症倾向的人对缓慢刷拭的反应略微减弱。

现在,佩尔弗里的研究小组正在研究患有自闭症和未患自闭症的儿童之间的差异。 佩尔弗里说,如果情感性触觉系统在自闭症患者中被证明是不正常的,这将表明自闭症非常早地发生在胎儿发育过程中。 为了查看这种二级触觉系统是否可以作为自闭症的可靠早期生物标志物,佩尔弗里正在使用 fNIRS 来监测出生时的触觉反应。“我们正在使用它来研究新生儿,并随着时间的推移跟踪他们以研究该系统,”他观察到。 如果并且当自闭症在某些婴儿中发展时,佩尔弗里的团队将回顾其早期测试,以查看是否出现任何迹象。

情感性触觉和内感受之间的联系开辟了另一个研究领域:成瘾。 俄克拉荷马州塔尔萨市劳瑞特脑研究所的精神病学家马丁·保卢斯正在调查他是否可以使用 CT 传入神经来探测成瘾者或有成瘾风险的人的神经解剖学。 他在 2013 年的两项研究中报告的初步结果表明,有药物滥用问题的人对大脑中的情感性触觉表现出过度反应,尤其是在岛叶皮层中。 保卢斯说,对触摸的这种增强的反应可能表明需要其他形式的强烈刺激,这反过来可能解释了药物对该群体的吸引力。 另一方面,一组戒毒几个月的吸毒成瘾者表现出相反的情况:对情感性触觉的反应降低或迟钝。“整个系统都被削弱了,”保卢斯说,这可能是吸毒的后果。 2014 年发表的一项针对健康青少年的研究也发现,与 20 至 55 岁的成年人相比,该群体对情感性触觉的敏感性更高,这可能会促使青少年寻求涉及愉悦触摸的体验。

像佩尔弗里一样,保卢斯想知道对情感性触觉的敏感性是否可以提供一种生物标志物来预测那些有成瘾风险的人,以及它是否可以通过治疗来改变。 “我们还处于非常初级的阶段,”他说,“但[情感性触觉]为我们提供了一个神经解剖学支架,我们可以利用它来更好地了解系统何时出错。”

感觉的微妙之处
综合证据虽然是初步的,但表明 CT 传入神经在我们的情绪健康中起着重要作用,并且该系统对于鼓励人际互动至关重要。 但并非所有人都信服。 哈佛大学的神经生理学家大卫·金蒂正在努力描绘控制触觉各个方面的神经回路,他推测 CT 传入神经是一组纤维(科学家已经确定了该类别中的其他六种纤维)的一部分,它们像交响乐一样协同工作,向大脑传递关于轻柔触摸的信息。 换句话说,他怀疑 CT 传入神经本身并不像麦格隆和奥劳森认为的那么重要。 2012 年,由现在的阿姆斯特丹大学的克里斯蒂安·凯泽斯领导的其他神经科学家报告了研究结果,表明尽管情感性触觉引起了岛叶皮层的活动,但在更传统的大脑触觉区域——躯体感觉皮层中也存在显着反应。 这可能表明情感性触觉系统毕竟与辨别性触觉并非如此分离。

此外,CT 传入神经纤维很可能与大脑和身体中的其他系统协同工作,这些系统会在身体接触时被激活。 例如,催产素是由温柔的触摸释放的,它会增加我们的社交兴趣。 显然,催产素必须以某种方式与 CT 传入神经协同工作,以促进依恋,但我们仍然不知道如何协同工作。 Olausson 和他的同事 India Morrison(现已在林雪平)正在开展一项研究,旨在更清楚地梳理出催产素和 CT 传入神经之间的关系。

我们对感觉的思考方式也很重要。 仅仅因为触摸刺激了我们的 CT 传入神经纤维,并不意味着它在任何情况下都会让每个人都感到愉快。 如果一个陌生人在地铁上抚摸你的手臂,你不太可能将这种触摸理解为愉快。 Olausson 和 Wessberg 的一位同事 Dan-Mikael Ellingsen(现已在哈佛)在 2014 年的一项研究中调查了这种影响。 受试者被告知他们将接受催产素鼻腔喷雾剂,这将增强触摸的愉悦感; 实际上,他们得到的是安慰剂盐水喷雾剂。 然而,他们报告说愉悦感更强。 但是,让受试者接触友好的或愤怒的面孔会影响他们对触摸的感知。 Olausson 说,一种解释可能是来自感官和大脑的竞争信息在个案基础上得到调和,就像我们可以享受吃辛辣食物的痛苦一样。 他说,如果你有 CT 信号,你很有可能会将触摸感知为愉悦,但如果有足够强烈的冲突信息(愤怒的面孔、令人毛骨悚然的陌生人,甚至是难闻的气味),大脑可以否决来自 CT 传入神经的信息,并以不同的方式解释该触摸。

为了真正了解情感性触觉在塑造我们大脑的社会加工中的作用,研究人员将需要转向动物模型,这些模型可以提供更精确的信息。 例如,金蒂研究小鼠的触觉。“很难问一只小鼠感觉如何,”他承认,但可用的新基因工具允许许多你无法对人类做的其他技巧。 金蒂的团队能够可视化和标记小鼠神经元的亚型。 研究人员可以记录这些神经元的活动,也许最有趣的是,他们可以关闭特定的神经元组,以评估由此产生的生理和行为反应。

由于触觉相对于视觉和听觉等感官而言一直研究不足,并且由于对情感性触觉的研究如此新颖,因此该领域的人们感到正在冒险进入激动人心、未知的领域。“这是一个令人难以置信的激动人心的时刻,”金蒂说,“因为我认为在未来 5 年或 10 年内,我们将真正破解不同条件下对不同类型[触摸]的反应的回路。” 金蒂认为,随着我们更好地理解这种感官,我们将能够根据触觉为各种疾病(如雷特综合征或自闭症、神经性疼痛和脊髓损伤等疾病)识别和开发新的治疗解决方案。 温柔触摸的内感受作用可能具有康复意义。 伦敦大学学院的 Aikaterini Fotopoulou 发现了一些证据表明,在实践疗法中使用情感性触觉可能有助于脑损伤患者重新获得对某些身体部位的所有权感。

对于我们其他人来说,亲密关系之间的轻柔触摸,就像我与我的婴儿分享的那些早期爱抚一样,仍然是相互安慰和爱意的最纯粹的信号之一。 在一个虚拟交流经常取代人际接触的社会中,关于情感性触觉的发现提醒我们,要珍惜每一次拥抱,并将拥抱保持更长的时间,哪怕只是几秒钟。 那些时刻可能是我们最丰富关系的基础。


触觉如何交朋友和影响他人
触摸的所有形式,无论是调情的轻推还是残酷的掐捏,都可以传达多种社会信息。 1984 年,罗德学院的心理学家克里斯托弗·G·韦策尔和当时在密西西比大学的艾普丽尔·H·克鲁索报告说,通过短暂地触摸顾客的手或肩膀,女服务员可以获得更多的小费。

后来的研究进一步表明,触摸可以用来在陌生人之间施加影响,帮助销售人员向顾客施压或慈善机构寻求志愿者。 这种特殊的触摸甚至可以解释为什么一些政治家在每次与选民见面时都会拍拍他们的肩膀。

这种效应在亲密关系之间也起作用。 例如,爱荷华州中部心理服务中心和爱荷华州立大学的一组心理学家在 2011 年进行的一项研究发现,当讨论她提出的谈话主题时,女性可能会比讨论她的伴侣提出的主题时更频繁地触摸她的配偶——就好像额外的压力,无论是身体上的还是比喻意义上的,都可能增加她的影响力。(该研究发现,另一方面,男性使用触摸的频率要低得多,并且与发起对话的人无关。)

研究人员认为,发出温暖和信任信号的身体互动也可以促进群体中的合作。 2010 年,加州大学伯克利分校的心理学家发现,NBA 篮球队的队员在赛季初期相互接触的时间量可以预测他们几个月后的表现。 无论是庆祝的击拳、高击掌还是半拥抱,额外的接触似乎都反映了一支球队团结一致的精神,并表明了他们作为个人和作为一个整体的出色表现能力。——黛西·尤哈斯

*编者注(2015 年 6 月 17 日):这句话在发布后经过编辑。 已出版的印刷版错误地声明该小组并未发现任何速度的爱抚特别令人满意。

延伸阅读

皮肤作为社会器官。 India Morrison、Line S. Löken 和 Håkan Olausson 发表于Experimental Brain Research,第 204 卷,第 3 期,第 305–314 页;2010 年 7 月。

自闭症特征与对情感性触觉的神经反应减弱有关。 Avery C. Voos、Kevin A. Pelphrey 和 Martha D. Kaiser 发表于Social Cognitive and Affective Neuroscience,第 8 卷,第 4 期,第 378–386 页;2013 年 4 月。

辨别性触觉和情感性触觉:感知和感觉。 Francis McGlone、Johan Wessberg 和 Håkan Olausson 发表于Neuron,第 82 卷,第 4 期,第 737–755 页;2014 年 5 月 21 日。

来自我们的档案

感觉的世界 Martin Grunwald;2004 年 12 月。

指尖上的世界 Derek Cabrera 和 Laura Colosi;2010 年 9 月/10 月。

预防中风的魔力触摸? Stephani Sutherland;2013 年 7 月/8 月。

莉迪亚·丹沃思 是一位屡获殊荣的科学记者,也是大众科学的特约编辑。 她是 友谊(W. W. Norton,2020 年)的作者。

更多作者:莉迪亚·丹沃思
SA Mind 第 26 卷第 4 期本文最初以“触摸的社会力量”为标题发表于 SA Mind 第 26 卷第 4 期 (),第 30 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0715-30
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