感觉是联通人类和世界的桥梁,如果失去了感觉,人就被封闭在孤独黑暗之中。然而人们对感觉的认识非常有限。例如:绝大多数人都以为人只有五种感觉,实际上,除了视觉、听觉、嗅觉、触觉、味觉这五种常见感觉之外,还有痛觉、温度觉、快感、饥饿、渴感、本体感觉、内脏感觉等多种类型,仅内脏感觉就有几十种,人体的感觉真可谓是“百感交集”。
本书将讲述人类各种感觉的起源、内在机制、功能和意义及保健知识。使读者对感觉有着更为清晰的认识,并且知道如何使用和保护这些感觉。除了深入浅出地讲解与感觉相关的生物学和医学知识之外,书中还融汇了生理、历史、人文知识,力求读者在阅读过程中获得身心调养与启迪。
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此时此刻,你可曾看见天的蔚蓝、听见风的舞动、嗅到花的芬芳、触到草的柔软、尝到水的甘甜?你可曾记得炉火的温暖、盛宴的饱足、拥抱的喜悦、熟睡的迷蒙……那些环绕在我们身边的点点滴滴,是怎样激起内心的涟漪?
感觉将我们与世界的连通,带给我们生命的活力和美好的感受。然而,我们时常忽略它们,或滥用它们。希望通过这本书你会明白——拥有这一切感觉的我们是多么幸运,善用它们,就能握住幸福而快乐的人生。
王欣,女,1977年生。临床医学学士,生理学专业感觉生理学方向硕士、博士,现为华中师范大学生命科学学院副教授。从事生理学和营养学教学十余年,主持和参与完成多项国家自然基金项目,并获中国生理学会及湖北省优秀科技论文奖。出版的科普书籍有《健康的普罗旺斯:365天的营养之旅》、《人体中的深海与苍穹》。
圣经上记载,神说:“要有光”,于是就有了光。
光是什么?——光子组成的电磁波,可在真空、空气、水等透明的物质中传播。迄今为止,人们仍无法彻悟它那不可思议的波粒二象性,更不可思议的是,我们竟能接受从天而降的光,并以此作为最主要的信息来源。
进化论的观点认为,视觉的雏形是模糊的光感。亿万年前的海洋生物们,在黝黑的海底看见了模糊的光影,它们好奇地向着光线明亮的地方移动,发现那里有更多的温暖和食物。最先拥有感光能力的是一种叫“眼虫”的单细胞原生动物。它的身体在显微镜下看起来,就像一只细长的丹凤眼拖着一根长长的鞭毛。鞭毛基部有红色的“眼点”,乃是感受光线的部位。根据“眼点”的感光作用,眼虫随时调整运动方向,趋向适宜的光线。
水母在海水中翩然舞动。有个笑话说,两只水母撞到一起,水母甲叫道:“搞什么嘛!你游泳不长眼睛啊?”水母乙问:“什么是眼睛啊?”水母甲说:“我也不知道,上次和別人撞到的时候他这样骂我的。”可真是小看水母了,它是有眼睛的,只是长的位置很隐蔽——在每个触手的根部。水母眼睛的感光机制与人类相似,编码其结构的Pax基因被认为是各种眼睛的共同起源。
蜻蜓凸着大大的复眼,炫耀地在水面穿梭。每个复眼包含了2万个左右的单眼,由此感受到2万个明暗不同的光点。成像原理如同报纸上喷绘出的黑白照片,清晰度就由单眼的数目来决定。复眼的优势在于:视角大,几乎可以看到360°的空间范围;灵敏度高,能快速分辨近距离物体的位移。这些特点被用到仿生学,就出现了广角监视装置、相控阵雷达、全息摄影系统等高科技。
鱼类的眼睛大而无神。你一定听说过鱼目混珠的故事吧?鱼的晶状体特别圆,而且没有弹性,最多看到前方15米的水域。绝大多数的鱼还没有眼睑,不能眨眼,好在它本身就泡在水中,不需要像我们一样靠眨眼来涂抹泪液,保持眼球的湿润。其它结构上看,鱼眼已经非常接近人眼了,那层宝贵的角膜,甚至能移植到失明者的眼球上呢!
鸟儿的眼睛非常灵活,视力之好令飞行员也望尘莫及(部分鸟儿夜盲则另当别论)。鸟眼最奇特之处是长着“后巩膜角膜肌”,能迅速改变晶状体和角膜曲度,完成瞬间调焦。鹰的视力比人类高8倍,它在万米高空发现猎物后立刻俯冲,以迅雷不及掩耳之势抓住田鼠或麻雀,调焦之快令人惊叹。鹰眼的犀利还在于含硒丰富,硒能消除对眼睛有害的自由基,从而保护眼睛。我们若想效仿鹰的眼力,不妨多吃含硒丰富的宁夏枸杞等食物。
人的视力较之动物并不逊色,在没有月亮的夜晚,能看见30公里外一根燃烧的火柴。人眼有很强的适应性,既能在正午太阳直射下看报纸,也能就着萤火虫的微光读书,两种背景下的照度相差108之多。人眼非常灵活,每天开合转动数千次,配合面部肌肉做出各种表情。“水是眼波横,山是眉峰聚,欲问行人向哪边,眉眼盈盈处”。这道灵动的风景,有时也是可怕的,记得上解剖课的时候,最惊悚的一幕就是看见白瓷盘中血淋淋的眼球——后来才知道是猪的眼球!此后我对于眼科大夫格外敬佩,等实习转到眼科的时候,就把眼球里外看了个仔细。
让我们返观自身,从这双眼眸看进去。
眼球外层覆盖着透明的角膜和瓷白色的巩膜,角膜用来折光,巩膜起到支撑和保护作用。光线穿透角膜,照见里面清澈的房水(提供营养给眼内组织的液体,也参与折射光线)。经过角膜和房水折射的平行光汇聚成光束,穿过虹膜中央的瞳孔。虹膜如它的名字一样,可以是五颜六色的,包括蓝色、绿色、琥珀色、铅灰色、淡紫色……作为黄种人,我们的虹膜多为棕褐色。虹膜的作用是调节瞳孔的大小,一如相机的光圈。在它的基质层,分布有环形的瞳孔括约肌和辐射状的散瞳肌,能根据光线强弱、情绪变化来调节瞳孔孔径。中午时分,瞳孔会发生收缩,让进入瞳孔的光线减少,于是我们觉得阳光没有那么刺眼。傍晚天色昏暗之后,瞳孔便会放大,进入瞳孔的光线增多,眼睛的分辨能力得以增强。瞳孔可以比喻成心灵的窗户,高兴的时候,瞳孔因交感神经兴奋而散大,于是炯炯有神地打量面前的人或物。厌倦的时候,瞳孔因副交感神经兴奋而缩小,恨不得“对面不相识”。据说精明的商人可以通过顾客瞳孔的变化判断他对货物的喜爱程度,谈判专家也会刻意观察对方的瞳孔,因为人可以掩饰面部表情,却无法指挥瞳孔。
穿过瞳孔的光线遇见了晶状体,它就像是一面悬于瞳孔正后方的凸透镜,对光线再次进行强有力地折射。晶状体中央厚、周围薄,其凸起的弧度由悬韧带调节。看近物时,睫状肌向中央收缩,悬韧带松驰,晶状体变凸,折光能力增强;看远物时,睫状肌舒张,悬韧带收紧,晶状体变平,折光能力减弱。我们年轻的时候,晶状体弹性很好,看远看近随心所欲。年纪大了之后,晶状体的弹性会下降,于是出现了所谓的“老花眼”,无法在看近物时达到正常的折光效果。有些人想当然地认为,近视的人年纪大了之后不会再老花。非也,两者原因不同,不能抵消,这类人士乃是既近视又老花。
光线透过晶状体继续前进,遇到一大团胶冻状的玻璃体。玻璃体无色透明,对眼球起填充作用,同时也折射光线。光线经过四次折射之后,终于聚焦在视网膜上。视网膜起源于胚胎的神经管,也可以说是脑的外延部分或称外周脑,视网膜本身就是由大量感光细胞构成的复杂网络。它像布满了星斗的夜空,在黑暗中熠熠生辉。那些“星斗”——尖的叫视锥细胞,用来感受明亮的光线;长的叫视杆细胞,在昏暗的光线中感觉物体的轮廓。700万个视锥细胞和1.2亿个视杆细胞集中于两只视网膜的方寸之地,比电视机和照相机的构造精细多了。
光线经过视网膜的感光细胞,就变成了感受器电位,这个过程称为“光电换能”。换能原理非常复杂,以视杆细胞为例,首先,感光色素视紫红质吸收光子,化学结构发生改变。未感光的视紫红质呈紫红色,感光后的视紫红质呈乳白色,很像照相机胶卷的感光过程。这个原理有时在破案中会起作用:假如受害人在暗处而凶手在明处,受害人的视网膜上可能留下凶手的影子!感光色素经过感光后,会激活在细胞内信号传导途径中起着重要作用的G蛋白,被激活的G蛋白与PDE二聚体偶联并表现出酶的活性,从而促使环鸟苷酸(cGMP)水解。cGMP的浓度下降,使cGMP门控通道关闭,Na+和Ca2+内流减少,形成超极化感受器电位。感受器电位的形成意味着“光能”转变成“电能”,以电能的形式在神经纤维上传导。
视锥细胞的换能机制与视杆细胞相似,不同之处在于,视锥细胞含有感受红、绿、蓝三原色的感光色素,分别吸收三种不同的光谱。当其中一种感光色素受刺激时,感受到相应的颜色,如感红光色素受刺激时将获得红色觉;两种感光色素受刺激时,感受到调和的颜色,如感红光色素和感绿光色素受刺激时将获得黄色觉;三种感光色素受刺激时,感觉到更加丰富的粉紫、湖绿、灰蓝、玫红……而三种感光色素受等量刺激时,感受到的是白色。视锥细胞只能在较强的光照下发挥作用,因此到了白天,万物色彩纷呈,大地光彩重生。视杆细胞则是在弱光下起作用,它的分辨率低且没有色觉,但是可以将光信号汇集和放大,到了夜晚方显身手。
视网膜上除了视锥细胞和视杆细胞之外,还有双极细胞、无长突细胞、神经节细胞构成的“集成电网”。它们将视锥和视杆细胞“光能换能”后形成的感受器电位,加工后汇聚到视神经上。视神经就像一股粗壮的电缆,携带着视觉信号穿出视网膜,穿过眼球的附属结构,进入颅腔,沿着视交叉、视束、外侧膝状体一路上行,终止于视皮层。在视皮层,视觉信息将被加工整理,形成真正的视知觉。
视神经穿出视网膜的部位,是没法安置感光细胞的,于是构成了生理盲点。在一场车祸中,肇事司机坚持称被撞倒的行人落入了他眼中的盲点。这是不可能的。因为人类的两只眼睛相互代偿,左眼的盲点投射区被右眼补偿了。而且眼球不停地运动,行人不可能始终处于狭小的盲点投射区中。即使单眼凝视正前方不动,大脑也会对视觉图像进行处理,让人忽略盲点的存在。你可以用一个简单的实验发现自己的盲点:本页下方有两个点,将左侧的点摆在右眼的正前方20厘米处,遮住左眼,将书慢慢拿近,而眼球不要转动,忽然之间,右侧的点奇迹般地消失了——它进入了盲点的投射区。