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挠痒的科学:为什么自己挠自己怎么都不痒?

Sun 生物谷 2020-10-25

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试过给自己哈痒吗?下次你有私人时间的时候,试试吧......

你会发现这几乎是不可能的。只要手指适当地摆动几下,我们大多数人就能让孩子、朋友甚至动物发出阵阵咯咯的笑声。

我们不能对自己做同样的事情的原因一直是一个谜,但现在我们可能比以往任何时候都更接近于解决这个问题。理解它需要深入了解大脑的工作方式;其实,挠痒的科学原理十分复杂。

我们不能自己挠痒,这只是一种普遍现象——人类对触摸之后,反应不同,取决于这种感觉是我们自己创造的,还是由其他什么东西创造。

你拍手,然后让别人用他们的手拍你,你通常会认为后者更强烈。2003年,一项研究表明,蟋蟀觉得自己的鸣叫比其他蟋蟀更安静。


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瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡学院的Konstantina Kilteni博士说:"从进化的角度来看,注意到一种感觉是很有价值研究的。如果你的手臂上爬满了虫子,你肯定会注意到的。"

身体所有权

我们的大脑是有身体所有权的意识,并反馈给我们触摸是来自哪里?理解大脑是如何工作的,可能是掌握挠痒痒的关键部分。

Kilteni博士说,上世纪90年代末,有大量研究开始探讨这一问题,但他们虽然确立了触摸强度与触摸来源之间的联系,却没有探究这种联系的确切条件。2017年,她开始了"Tickle Me"项目。

实验观察人们使用一组巧妙的杠杆来感知手指触摸的方式。在实验的第一部分,人们用左手食指触摸一个杠杆,立即触发第二个杠杆去触摸右手食指。

随后,Kilteni博士将其与两种其他的方式进行了比较。在第一个实验中,人们让他们的左手手指放在第一个杠杆上方的盘子上,然后盘子被移走,让手指落在杠杆上。这触发了第二个杠杆去触摸右手的手指,但关键的是,这是不由自主的。在最后一种变化中,右手的手指被杠杆触碰,完全不需要人的任何输入。

结果表明,人们认为这三种方法产生的触摸依次更加强烈,尽管它们都是用同样的力量产生的。如果大脑知道触摸即将到来,它就会感到不那么强烈。Kilteni博士说,这证实了我们不能给自己挠痒的原因之一,我们的大脑已经做好了预先计划。

在另一个使用相同杠杆设备的实验中,Kilteni博士还采用了一种巧妙的扭转手法,当参与者用一根手指触碰第一个杠杆时,在第二个杠杆触碰他们另一根手指之前会有几分之一秒的延迟。事实证明,这种出其不意的因素很重要:延迟使感觉更加强烈。所有这些都给了我们另一个提示,告诉我们为什么自我挠痒这么难:当你挠痒的时候,你很难不被发现。

Kilteni博士进行了大量的实验项目,她关注大脑的这一区域称为躯体感觉皮层,大脑接收身体感官信息的部分。

在另一项实验中,她让30名志愿者一起触摸他们的食指,然后分别让机器人触摸他们的手指,同时她使用功能磁共振成像机器扫描他们的大脑。有些人似乎认为自我触摸没有其他人那么强烈,Kilteni博士可以看出,这些人往往在躯体感觉皮层和大脑的另一个区域--小脑--之间有着更强的联系。

小 脑

小脑,它是我们身体运动控制的核心,但也被认为在监督认知过程中起着至关重要的作用。把大脑想象成一个工厂,不同的部分处理不同的信息,而小脑是质量控制的监督者。

神经科学家怀疑,当我们自己的手指,而不是别人的手指在工作时,小脑会发出信号,降低身体感觉皮层对挠痒的感知。Kilteni博士的fMRI研究证实了这一假设。

在美国新泽西州,Marlies Oostland博士正计划通过她的NeuroTick项目进一步探索这种联系。德国柏林洪堡大学伯恩斯坦计算神经科学中心的Michael Brecht教授是Oostland的项目导师之一。2016年,他和同事Shimpei Ishiyama博士发现,老鼠很怕痒。他们发现,当老鼠被挠痒痒时,它们会发出超声波般的"笑声",与此同时,它们的躯体感觉皮层会像圣诞树一样亮起来。

当Oostland去柏林访问时,她并非完全自然地去给老鼠挠痒痒。"我习惯了和老鼠打交道,我会很温和。应该粗暴对待老鼠,让它们发笑。"


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Oostland博士在普林斯顿大学开始了她的项目,对小鼠的小脑如何预测动物的运动进行基础研究。她正在用探针测量老鼠小脑中单个细胞的活动,以了解当她对着它们的胡须吹气时,它们的大脑中发生了什么。

基于这一理解,她计划在两年后前往德国Brecht教授的实验室,研究小脑和躯体感觉皮层之间的联系,并试图确认信号是否以及如何在两者之间传递。

Oostland博士说,这样的研究不仅有助于我们更好地理解宇宙中最复杂的物体--人脑,而且还能帮助我们更好地理解自闭症谱系障碍。出生后不久小脑受伤的人在以后的生活中患自闭症的几率要高出36倍。我们不完全明白其中的原因,但Oostland博士说,像这样的基础研究可能会有所帮助。

参考资料:
【1】The science of tickling:why the brain won't let us tickle ourselves
【2】Corollary Discharge Inhibition of Ascending Auditory Neurons in the Stridulating Cricket
【3】Functional Connectivity between the Cerebellum and Somatosensory Areas Implements the Attenuation of Self-Generated Touch
【4】Rapid learning and unlearning of predicted sensory delays in self-generated touch
【5】Efference Copy Is Necessary for the Attenuation of Self-Generated Touch
【6】Self and others in the sensorimotor system:a computational neuroanatomy of sensory attenuation




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