爱抚让人愉悦,因为它是一首神经元吟诵的诗篇

Steven M Phelps是得克萨斯大学综合生物学系的副教授。他的实验室用计算机模型和计算分子分析基因的表达方式,致力于研究动物的行为、演化过程和认知能力。他现居奥斯汀。

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攻读神经解剖学学位期间,我曾经研究过一颗浸泡在半加仑溶液缸之中的大脑。我们的实验室手册详细绘制出了大脑的结构图:在沿中线切开的爱尔兰老人头颅示意图上,研究人员对一半结构暴露在空气中的大脑进行注释,写清每个部位的作用和功能。我和实验合作伙伴花了整整一个学期的时间层层剥开溶液缸中的大脑,用拉丁语和希腊语在粗略的解剖轮廓图上进行标注。考试中,老师要求我们在脑桥和髓质的微小分区里找到针尖大小的位置,用图表展示小孩子碰到火炉后瞬间缩手的大脑信息流。这就是神经系统科学的魅力:它像是一本呈现人生百态的地图集,只要一把解剖刀和一双稳健的手,你就可以轻松阅读每一页所记载的精彩内容。

大约一年之后,我和几个研究生一起午后出游,感受溪水在脚踝和腰间自由流淌,用围网捕捉各式各样的小鱼。领队的是一位既固执已见又聪明异常的鱼类学教授。他教会我如何围网:把手放在合适的位置上,以倾斜的角度让渔网在身后的水中随着水流游弋。他向我展示如何在水中移动才能将鱼儿赶到提前布置好的网内。虽然我对捕鱼一窍不通,但他还是礼貌耐心地给我详细指导。我看着在伊利诺伊州广袤无垠平原上蜿蜒前行的弗米利恩河(Vermillion River)出神时,他突然问我:“你是个神经生物学家,能给我解释下为什么水流如此令人心驰神往吗?”

也许是因为溪流明暗不定,水声潺潺,时而明丽如镜,时而波澜起伏。我没有说出口,而是将这个想法藏在心底。万万没有想到的是,教授奇怪的问题和现场尴尬的沉默将会成为未来二十年里我们讨论的重点。

也许我们太过羞于谈论自己的奇思妙想。神经系统科学家比以往任何时候都想绘制出大脑的“通航水域图”,了解其中的每一条支流和每一圈涟漪。我们对装满爱意和欲望的大脑进行了元分析(meta-analyses)。可即便我们绘制出大脑的通航水域图,又有什么用呢?正如沃尔特·惠特曼(Walt Whitman)所言:“你们掌握的那些事实很有用,但是它们并不是我的家园。”为什么瞬间的触碰能让人怦然心动?为什么明明是短暂的接触,却让人感觉像是数十年一样漫长?想要找到值得为之奋斗的答案,我们应该从皮肤入手,以诗歌收尾。

十九世纪末期,苏格兰医生亨利·福尔斯(Henry Faulds)在日本海滩上散步时发现留有远古时代工匠手印痕迹的陶器碎片。使用类似方法制作的现代陶器能够以更出众的方式呈现出制作者的手印痕迹等细节,这让他开始注意人手的微妙差别。当时的博物学家通常喜欢在叶子的表面涂上薄薄的印刷机油墨,然后盖上一张纸,以此记录外国蕨类植物的精美纹路。福尔斯用类似的方法记录了复杂的指纹和掌纹。他发现自己朋友、同事的指纹和掌纹均不相同,存在各种各样的图案模型。

1880 年,福尔斯在一篇文章中发表了自己的发现,提出将手印的特殊性应用到犯罪学领域。他建议用不同颜色的油墨将目标对象的手掌纹路印在玻璃上,通过幻灯机就可以看到两块玻璃上的手印是否重合。从烟灰和血液中采集到的掌纹信息可以用于指控或者排除犯罪嫌疑人,也可以用来鉴别无头尸体的真实身份。

文章发表之后,威廉·赫歇尔爵士(Sir William Herschel)很快回应说自己已经开始使用指纹来鉴别孟加拉国囚犯和抚恤金领取者的身份。赫歇尔将自己收集的大量指纹数据送给了弗朗西斯·高尔顿爵士(Sir Francis Galton)。高尔顿是查尔斯·达尔文(Charles Darwin)的堂弟,也是统计学的开拓者。他发现指纹在指肚的三角形区域内汇聚在一起,形成无数种排列组合。1892 年,高尔顿比较了的弓形、箕形、斗形纹路。据他估算,两枚指纹完全相同的概率大约是六百四十亿分之一。显然,我们手纹和掌纹的排列组合数量比世界上所有手指的数量加在一起还要多出许多。在进化过程中偶然形成的指纹似乎已经成为个体身份的代名词。

指纹如此丰富多样,因此当所有指纹都具有某种特征时,我们就会对其格外关注。你可以自己做个小实验:像平时准备翻页时一样舔舔手指。你一定会本能地舔在用手指捏住细小物体时使用的部位。在这个区域的中央有一圈圈脊线和凹纹,而它们正是组成指纹的重要元素。如果你在物体上朝任意方向移动手指,物体都将沿着与脊线大致垂直的方向移动。如此一来,与推倒墙体时一样的摩擦力便会作用于每一条脊线之上。指尖中心的球状部位中隐藏着最复杂、最密集的脊线。顺着手指向手掌方向看,你会发现脊线的间距越来越宽。手指上最精密的脊线都位于手指最先接触物体的部位,这并非巧合。需要指出的是,指肚也恰好是触觉神经末梢最为密集的部位。如果你是一个喜欢轻柔爱抚的人,回想一下自己是如何抚摸恋人的:有时候用指尖轻柔缓慢地滑过对方的肌肤,有时候用展开的手掌与对方身体进行最大面积地接触。

手指和手掌的脊线受密集分布的感觉神经元控制,而神经细胞能够将压力转化为电压的改变。功能不同的感觉神经元形态各异,大部分以发现它的神经科学家命名,比如默克尔细胞(Merkel)、鲁菲尼小体(Ruffini)、迈斯纳小体(Meissner)和帕齐尼小体(Pacini)等。根据重量和硬度不同,可以将包裹神经末梢的结构划分为触盘、胞囊和触觉小体。它们确保神经元或多或少能够感知到压力的变化。负责触觉的神经末梢既深埋于皮肤之下,也存在于皮层表面。所以在构成指纹的脊线中自然也有大量神经末梢。

当触觉的压力和深度恰到好处时,感觉神经元的表面便开始变形拉伸,直到神经元在压力的作用下形成一条让带电盐离子自由进出的通道为止。离子流动引起的电压变化沿着线缆一般的轴突传输到脊髓,继而扩散至其他神经细胞,最终抵达大脑。传递压力分布复杂情况的电压变化迅速到达大脑,所以我们能够察觉触觉在不同时间里的细微变化。正因如此,我们才能判断物体表面的光滑程度和柔韧属性。假如没有这种能力,触觉的传递就会像慢速播放的监控录像一般,既模糊又粗糙。与其他物种一样,人类也是通过让传递神经信号的“线缆”绝缘来提升传递速度。神经细胞是高度分化的细胞,需要在伴胞的帮助下才能正常生存。有些伴胞发育出包裹神经细胞轴突的功能。这些扁平的伴胞一层一层地缠绕在轴突的外面,既像包裹新生儿的特大号襁褓,又像包裹电线的橡胶涂层。

绝缘后的神经元负责传递细腻的触觉,但人体内还有一种触觉感受器没有得到髓鞘的保护。这些裸露在外的神经末梢传递信号速度较慢,主要负责传递较为粗糙的触觉。很久之前,科学家就发现没有髓鞘保护的神经元能在受到温度、疼痛和痒感的刺激后做出反应。但是直到最近,我们才明白它们同样也负责传递爱抚带来的愉悦快感。每次对受试者进行温柔地抚摸后,瑞典的研究人员便记录下他们皮肤中神经细胞的数据。他们发现神经细胞每次电压激增,受试者都会感到一股微小但确定的快感增加。虽然尚未在手指和手掌上没有毛发覆盖的皮肤中发现这种没有髓鞘保护的神经元,但它们存在于人体的其他区域,比如你会带着浓浓爱意和慰藉之心轻抚的部位。无髓鞘神经纤维大量存在于某些我们习惯于放在一起讨论的部位:嘴唇,乳头、生殖器和肛门。阴蒂和龟头中就有着密集分布的无髓鞘触觉神经末梢。令人费解的是,我们通常认为这些无髓鞘神经纤维只负责传递痛觉,幼稚得好像我们从未体验过性接触的快感一样。

每逢周五,我都会和一群鱼类学家一起去附近的酒吧小聚。我喜欢在喝醉之后辩论,喜欢在打湿的纸巾上写下精心准备的论据,也喜欢大家逐渐提高的嗓门和笑声。某次聚会上,我偶然遇到以前合作过的神经解剖学搭档。我俩都很高兴,感觉非常亲切。离别握手时,我假装没有注意到他暗暗用中指挠我的手心。隐蔽在正常接触中的触碰让人感觉很奇怪,至少美国中西部的人民是这样认为的。童年时期,我们通常用这种做法表达暧昧。从一个成年男子那里得到这样的暗示,真是一种奇怪而罕见的体验!我与很多朋友仔细分析了神经解剖学搭档举动的含义。实际上,这还不是他唯一的奇怪举止:比如他知道我没有摩托车,但还是不止一次邀请我与他一起出去兜风。

与朋友公开讨论时,我并没有说他的触碰如何从掌心一路传递到脊髓。私下里,我记录了下内心的喜悦和快乐。我在一本如今静静躺在盒子里的笔记本上写道,之所以会产生这样的情绪,本质原因是我突然意识到自己是令某个人性趣盎然的对象。在具有性暗示含义的环境下,震惊之情自然会在我的体内产生让人情欲激荡的电荷。电荷的刺激与心中存在压抑已久的能量相互作用,很好地解释了我当时为什么会心跳加速并出现生理反应。