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(听觉和触觉竟然有关联?)
听觉和触觉本质上是相通的,很多人不知道这一点。不过你回想一下,你应该体验过用棉签掏耳朵有多爽吧,对不对?好吧,其实这和我要说的没什么关系啦,我只是想表明观点。实际上,大脑感知到的触觉和听觉虽然完全不同,但感知它们所用到的神经机制却有着惊人的相似之处。
上一部分我们讨论了嗅觉和味觉,以及它俩的共同点。确实,辨别食物时,嗅觉和味觉发挥着相似的作用,也会互相影响(主要是嗅觉影响味觉),但两者的主要关联在于,它们都是化学感觉。嗅觉和味觉感受器的触发都需要特定的化学物质,比如果汁或小熊软糖。
可触觉和听觉又有什么共同之处呢?你有觉得什么东西听起来黏糊糊的,或是摸上去尖声尖气的吗?从来没有过吧?
实际上不是这样的。有些爱好比较吵的音乐类型的人,通常享受的是音乐带来的触感。不妨想想酒吧、汽车、音乐会等各种场景用到的音响设备,把音乐中的低音放大到一定程度后,人便会感觉内脏震颤。声音强到一定程度或是落在某个音调上时,就好像具有了某种“实体的”存在。
听觉和触觉都可以归为“机械感觉”,意思是它们都在受力时被激活。乍一听也许有点奇怪,因为听觉的基础明明是声音。但声音实际上是空气中的振动传到人耳的鼓室,引起鼓膜振动,接着继续传递到一个充满液体、螺旋形的结构——耳蜗,于是声音就进入了我们的头脑。耳蜗十分精巧灵敏,实际上是一条含有液体的卷曲长管。声音沿着蜗管前进,而耳蜗的精巧布局和声波的物理特性意味着声音的频率(单位是赫兹,Hz)决定了振动可以沿蜗管前进多少距离。耳蜗内分布着柯蒂氏器,与其说是独立的结构,实际上更像一层膜。柯蒂氏器表面是毛细胞,不过毛细胞不是真正的毛,而是感受器——起这种名字的科学家好像还嫌事情本身不够复杂似的。
毛细胞探测到耳蜗内的振动后发放信号。不过,由于特定的频率只能传播特定的距离,因此只有局部区域的毛细胞会被激活。也就是说,耳蜗内其实有一张音频“地图”,最前端的部分被频率较高的声波激活(也就是很尖的声音,像吸了氦气的亢奋小孩),最“末端”的部分被频率特别低的声波激活(非常低沉的声音,像鲸鱼唱着巴里·怀特④的歌)。两端之间的区域对人类听力范围内的大部分音频(20~20,000赫兹)都有反应。
支配耳蜗的是第8对颅神经,即前庭耳蜗神经,它把信息通过耳蜗毛细胞发出的信号传送到大脑颞叶上方负责处理听觉的听皮层。信号来自耳蜗的哪个部位,就告诉了大脑音频是多少,于是我们就知道听到了什么频率的声音。这就是耳蜗“地图”的作用,相当巧妙。
麻烦的是,这样一套系统,有着非常精密和精确的感觉机制,又处于不断晃动的状态,势必比较容易受损。鼓室本身由三块细巧的小骨头以特殊的连接方式组成,常会受到干扰或损伤,比如液体、耳屎、外伤或是各种你想得到的原因。随着年龄的增长,这些组织还会变得僵化,振动越来越有限,而当它不再振动时也就意味着人失去了听觉感知。所以也可以说,老年听觉衰退既是生物学问题,又是物理学问题。
听觉还有各式各样的差错和纰漏,比如耳鸣或其他类似的毛病,让我们感觉到实际并不存在的声音。这类问题被称为“耳内现象(endaural phenomena)”,即外界没有声源,是听觉系统出现故障而产生的声音(比如耳屎堵了某些关键部位,或是重要的膜异常增厚)。耳内现象不同于听幻觉,它是产生听觉信号的地方出现异常,而幻听主要是加工听觉信息的“上层”脑区产生了异常活动。它们往往让人感觉“听到了说话声”(在后面关于精神错乱的部分我们还会继续讨论),还有一些则表现为音乐性耳鸣,患者会听到莫名其妙的音乐,以及突然出现“嘭”的一声巨响或爆炸声的爆炸头综合征,属于一类“听起来比实际情况糟糕得多的疾病”。
不管怎样,人脑把空气中的振动转化为我们日常体验到的丰富而复杂的听觉,这已经是非常了不起的工作。
所以说,听觉就是一种对振动和声音施加的压力产生反应的机械感觉。触觉呢,则是另一种机械感觉。当压力施加在皮肤上,我们会有所感觉,因为皮肤上遍布着专门的机械感受器,能够产生信号并通过专门的神经传递到脊髓(除非刺激是施加在头部的,就由面部神经来处理);接着信号传到大脑,由位于顶叶的躯体感觉皮层解析出它从何而来,让我们产生相应的感觉。看似简单,所以实际肯定并非如此。
首先,我们所说的触觉包含多种元素,它们共同形成了一种总体感觉。除了物理压力,还有振动和温度、皮肤的拉伸,以及某些情况下的痛觉。这些感觉在皮肤、肌肉、脏器或骨骼上都有专属的感受器。整套系统称为躯体感觉系统(大脑皮质上对应的是躯体感觉皮层),相应的神经支配全身。痛觉,又叫伤害性感受,有其专属的受体和神经纤维遍布全身。
大脑或许是唯一没有痛觉受体的器官,因为它负责的是接收和处理痛觉信号。你可以这样理解,大脑如果能感觉到疼痛将会引起混乱,那就像用自己的手机拨打自己的号码,还指望有人接电话一样。
有意思的是,身体不同部位对触觉的敏感程度不一,对相同的接触也有不同的反应。就和前一章讲到的运动皮层一样,躯体感觉皮层也有对应身体不同区域的地图,分别接收不同部位传来的信息,比如负责足部的区域处理脚上传来的刺激,负责手臂的区域处理胳膊上的刺激,诸如此类。
不过,躯体感觉皮层并未按照身体实际尺寸进行区域划分,也就是说接收到的感觉信息多,并不一定意味着传来感觉的区域就大。胸部和背部只占用躯体感觉皮层中相当小的一部分,而手和嘴唇却占用很大一部分。身体有些部位对触觉格外敏感,但脚底就不是特别敏感,毕竟踩到一颗鹅卵石或一根小树枝就有精确的疼痛感会很不实用;但手和嘴唇在体感皮层中所占的面积大得不成比例,那是因为我们需要靠手和嘴唇实现十分精细的动作和感觉,结果它们就非常敏感。生殖器同样如此,但咱们就不深入展开了。
科学家测量触觉敏感性的方法很简单,用带有两个尖头的器械往人身上戳,然后看两个尖头距离多近时人还能分辨出压力是落在两个点上的。指尖特别敏感,因此人们发明了触摸的盲文。不过,指尖的敏感程度也有限,盲文之所以是一组组独立的凸点,就是因为指尖的敏感性还不足以分辨印成普通文本大小的字母。
和听觉一样,触觉也会“受骗”。我们通过触觉识别物体的能力一部分来自大脑对手指顺序的意识。所以,当你用食指和中指去触摸某个小东西(比如一颗玻璃弹子)时,感觉到的只是一件物品;但是,若将食指和中指交叉,并闭上眼睛,就会感觉好像摸到了两件。这是因为处理触觉的躯体感觉皮层和运动手指的运动皮层之间没有直接的交流来提醒对方注意,而眼睛又闭了起来不能提供任何信息,无法纠正大脑得出的不准确结论。这就是著名的“亚里士多德错觉”(Aristotle’s illusion)。
好了,现在我们了解到触觉和听觉之间要比乍看之下拥有更多的相同点。而近来一些研究发现,两者的关联或许比过去以为的还要深。人们早就知道,
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