Текст книги "Просто осязание"

Когда детеныши матерей с низким уровнем заботы вырастали, у них ухудшалось пространственное обучение и наблюдалось более осторожное поведение по сравнению с детенышами заботливых матерей. Кроме того, они реже изучали новую среду или соглашались пробовать новый тип пищи. Их нервозность может быть связана с передачей сигналов гормона стресса: у взрослых крыс, потомков матерей с низким уровнем ухода наблюдалось увеличение гормональных реакций, вызванных стрессом в течение всей жизни.

Какой вывод мы должны сделать из корреляции между матерями с низким уровнем ухода и усиленной реакцией на стресс их детенышей? Приводит ли низкий уровень ухода к этим эффектам или это простое совпадение? Могут ли матери, реже заботящиеся о своем потомстве, передать эти черты своим детенышам генетически?

В бихевиористских исследованиях для изучения проблем воспитания часто требуются эксперименты, в которых близнецов распределяют в разные семьи. Такой же эксперимент провели с крысами. В течение двенадцати часов после рождения у самки с низким уровнем внимания к потомству забрали двух детенышей и поместили их в помет к заботливой крысе-матери. Когда крысята выросли, у них снизились поведенческие и гормональные стрессовые реакции по сравнению с братьями и сестрами. У детенышей с перекрестным воспитанием гораздо больше шансов вырасти в заботливых родителей. И наоборот, у детенышей, которых забрали от заботливой матери к невнимательной самке, наблюдалась повышенная реакция на стресс, и они вырастали в особей с низким уровнем заботы.

Эти результаты свидетельствуют о поведенческой, а не генетической передаче реакции на стресс. Но последствия высокого уровня заботы должны каким-то образом изменять мозг и гормональную систему детенышей, поэтому эти эффекты все еще носят биологический характер. Фактически теперь мы знаем некоторые биохимические детали того, как материнское вылизывание меняет экспрессию генов и лежит в основе передачи поведенческих паттернов от поколения к поколению. В этих «эпигенетических сигналах» природные и воспитательные факторы встречаются на молекулярном уровне.

Если воспитание потомства, устойчивого к стрессу, благотворно, то почему бы всем матерям-крысам не начать вылизывать детенышей почаще, наделяя их тем самым преимуществом? Этот тип отбора может происходить даже в том случае, если способ передачи является поведенческим, а не генетическим: если крысята матерей с низким уровнем заботы находятся в невыгодном положении в плане выживания и размножения, то разве не будут доминировать крысята, выросшие в более заботливой среде? Ответ сложен и не совсем ясен.

Дикая норвежская крыса, населяя большое разнообразие экологических ниш, от городских свалок до лугов и лесов, сталкивается с широким спектром проблем, включая опасность от различных хищников, поиск источников пищи и приспособление к погодным условиям. Майкл Мини и его коллеги предположили, что в некоторых экологических нишах, где мало пищи и много хищников, может быть выгоднее иметь более высокую степень реактивности на стресс. Чтобы понять, как происходят изменения в родительском поведении у крыс, живущих в неблагоприятных условиях, можно провести аналогию с балансированием человека между работой и семьей. Крысы-матери чаще покидают гнездо в поисках пищи и, следовательно, имеют меньше времени на уход за потомством.

Что нам может сказать связь между тактильной стимуляцией у матери-крысы и реакцией на стресс у ее детенышей о других видах? Давайте рассмотрим филогенетическое дерево от корней до самой кроны.

Вот крошечный обитатель почвы, питающийся бактериями, круглый червь C. Elegans, который достигает длины около 1 мм в зрелости, через три дня после рождения. Биологи без ума от этого создания, поскольку его легко выращивать в лаборатории, оно быстро размножается и к тому же прозрачно. Теперь у нас есть полная карта его нервной системы, состоящей из 302 нейронов (по сравнению с 500 миллиардами в человеческом мозге). Только шесть из них являются сенсорными рецепторами, встроенными в стенку тела. Эти нейроны осязания доносят информацию, заставляющую червя двигаться вперед или назад, в зависимости от того, с чем он сталкивается (частицы почвы, поверхностное натяжение жидкости, другой червь).

В эксперименте новорожденных червей выращивали в группах по тридцать-сорок особей в лабораторной посуде, заполненной питательными веществами, они достигали своей полной длины, подобно диким червям, собранным в почве. Когда сенсорные рецепторы этих взрослых червей, выращенных в колонии, стимулировали постукиванием по краю стенки коробки, они, как правило, меняли направление и начинали двигаться в обратную сторону. Однако, когда червь рождался и вырастал в изоляции от других червей, он не достигал своей потенциально возможной длины и имел более слабую реакцию на постукивания по стенке коробки. Изолированные черви, как правило, двигались прямо, как будто не чувствовали вибрации.

Катарина Ранкин и ее коллеги из университета Британской Колумбии обнаружили, что они могут полностью обратить вспять дефицит развития как длины тела, так и реакции на вмешательство. Ученые поместили коробку с новорожденным червем в ящик на подкладке, после чего опускали этот ящик с высоты 5 см на стол тридцать раз в течение нескольких минут. Эта процедура также обратила вспять некоторые биохимические и структурные изменения в шести сенсорных нейронах, которые, как считается, ослабили их способность сообщать сенсорные реакции другим нейронам. Даже у такого простого организма, как червь, обладающего только шестью чувствительными к прикосновению нейронами, самка которого не занимается воспитанием детей, тактильная стимуляция играет важную роль в развитии организма и нервной системы, и ее воздействие сохраняется во взрослом возрасте.

Считается, что у людей осязание является первым чувством, которое развивается внутриутробно, примерно через восемь недель беременности. В этот момент человеческий плод имеет длину около 1,5 см, весит около 1 г и демонстрирует первую мозговую активность. Сенсорное восприятие продолжает развиваться от рефлексивного к преднамеренному поведению по мере прогрессирования беременности. С помощью ультразвукового монитора можно увидеть реакции малышей на прикосновения матери и их ответные осознанные толчки.

Когда рождаются человеческие дети, большинство матерей и отцов уделяют им достаточное тактильное внимание. В исследованиях, где изучалась роль чувства осязания в развитии ребенка, рассматривались случаи депривации у недоношенных детей, изолированных в инкубаторах. Результаты подобных исследований ясно показывают, что у таких младенцев и недоношенных детей имеется широкий спектр проблем, от замедления роста и нарушения функции иммунной системы до торможения когнитивного и моторного развития и появления расстройств привязанности. Как и у детенышей крысы, эти эффекты не ограничиваются детством. Постоянная сенсорная депривация младенцев приводит к значительно более высокой частоте ожирения, диабета двух типов, болезней сердца и желудочно-кишечных заболеваний во взрослом возрасте. Нейропсихиатрические проблемы у взрослых также встречаются гораздо чаще, включая тревожность, испорченное настроение, психоз и слабый самоконтроль.

Конечно, следует в должной степени критически относиться к этим эпидемиологическим исследованиям: например, дети, воспитанные в недоукомплектованных детских домах, вероятно, будут недоедать, а также получать некачественную медицинскую помощь и с большей вероятностью вырастут бедными. Аналогично недоношенные дети имеют множество проблем развития, которые не связаны с лишением прикосновения. Важно понимать, что, хотя указанные корреляции никогда не могут быть окончательно признаны в качестве причины нарушений развития, тщательные методы анализа могут повысить нашу уверенность в этом. Например, исследования показали, что существуют весомые последствия дефицита прикосновений, даже когда у населения в порядке уровень питания, медицинское обслуживание и доходы.

Хорошая новость: не требуется больших усилий, чтобы исправить пагубные последствия дефицита прикосновений у младенцев. В недоукомплектованных детских домах нежный массаж и упражнения в течение 20–60 минут в день в основном могли обратить вспять негативные последствия депривации прикосновений.

Рисунок 1.5. Метод ухода кенгуру для недоношенных детей. Ребенок носит только подгузник, чтобы максимизировать контакт кожа-к-коже. Обычно именно матери обеспечивают основную часть «ухода кенгуру», но отцы также могут помогать

Дети, получающие сенсорную терапию, быстрее набирают вес, реже подхватывают инфекции, лучше спят и меньше плачут; они быстрее прогрессируют в развитии двигательной координации, внимания и когнитивных навыков.

Для недоношенных детей существует эффективный метод обеспечения нежной тактильной стимуляции, он называется «уход кенгуру». Эта техника вынужденно возникла в переполненном отделении интенсивной терапии новорожденных Института лечения младенцев в Боготе, Колумбия. В 1978 году доктор Эдгар Рей Санабрия столкнулся со страшной 70-процентной смертностью в этом отделении, главным образом от респираторных заболеваний и инфекций. Не хватало врачей, медсестринского персонала и инкубаторов. Доктор Санабрия призвал матерей уделять больше часов в день кожному контакту грудь к груди с недоношенными детьми, чтобы согреть их и обеспечить грудное вскармливание. Тактильный контакт не был основой техники «ухода кенгуру», но оказался одним из его основных преимуществ. Внедрение этого метода быстро снизило уровень смертности в отделении Санабрии до 10 процентов. Техника «уход кенгуру» не требует больших затрат и чрезвычайно эффективна, она распространилась по всему миру и положительно изменила уход за новорожденными (рисунок 1.5).

Одно недавнее исследование было посвящено двум группам недоношенных младенцев, одна из которых получала «уход кенгуру» в течение двух недель после рождения, а другая – стандартную инкубаторную помощь. Удивительно, но явные преимущества раннего контакта кожа-к-коже все еще можно было увидеть у детей даже в десятилетнем возрасте. Дети после такого ухода стали более стрессоустойчивыми, у них улучшились показатели сна, когнитивный контроль и взаимопонимание с матерью.

Из повседневного опыта мы знаем, что прикосновение может использоваться вместе с другими сенсорными сигналами для передачи широкого спектра эмоциональных намерений, включая поддержку, согласие, оценку, доминирование, привлечение внимания, сексуальный интерес, игру и вовлечение. Эти намерения были задокументированы в исследованиях, основанных на анкетах, в которых участникам было предложено записать краткий отчет сразу после того, как они коснулись кого-либо или себя. Анкеты полезны, но у них есть недостаток: вся удивительная мультисенсорная и ситуативная сложность реального мира затрудняет выявление точной роли осязания в любом взаимодействии.

Давайте копнем немного глубже. Способно ли прикосновение передать специфические эмоции или оно только усиливает эмоции, в основном передаваемые другими чувствами, такими, как звук или зрение? Или, возможно, ответ лежит где-то посередине: прикосновение может передавать эмоции, но только в целом, ограничиваясь сигналом и общим тоном: тепло / близость / доверие против боли / дискомфорта / агрессии. Мэтью Хертенштайн из университета Депо, Индиана, и его коллеги начали проводить интересные эксперименты, посвященные роли социального контакта в эмоциональном общении.

В одном исследовании пары студентов в университете Калифорнии сидели за столом и были разделены черным занавесом. Им не разрешали видеться или общаться. Одному субъекту, названному кодировщиком, показали лист бумаги, содержащий произвольно выбранное из списка слово, определяющее эмоцию. Затем его просили передать эту эмоцию, коснувшись голого предплечья другого субъекта любым подходящим способом в течение примерно пяти секунд. Принимающие субъекты, или декодеры, не могли видеть прикосновения, потому что их руки были расположены на стороне кодировщика. После каждого прикосновения декодеру предлагалось записать намерение кодировщика в лист ответов, состоящий из двенадцати возможных слов, описывающих эмоции (гнев, отвращение, страх, счастье, грусть, удивление, сочувствие, смущение, любовь, зависть, гордость и благодарность), перечисленные в случайном порядке, либо вариант «ни один из этих терминов». Все прикосновения, записанные на видео, позже оценивались другой группой, которая не знала ни предполагаемой, ни получаемой эмоции.

Проанализиров данные по 106 парам субъектов, ученые обнаружили, что эгоцентричные эмоции смущения, зависти и гордости не были эффективно переданы, а просоциальные эмоции любви (кодируются в основном поглаживанием и переплетением пальцев), благодарность (рукопожатие) и сочувствие (поглаживание) были расшифрованы значительно лучше. Позже другой группе испытуемых предложили расшифровать характер прикосновений, используя один и тот же список из двенадцати эмоций плюс опцию «ничего из вышеперечисленного». Они так же легко смогли назвать любовь, благодарность, сочувствие, гнев, страх и отвращение, но не другие эмоции. Исследователи пришли к выводу, что люди действительно могут передавать различные эмоции при помощи тактильного взаимодействия, следовательно, прикосновение не ограничивается усилением или затенением других чувств.

Конечно, значение прикосновений и ожидания от них различаются в разных культурах, в конкретных взаимодействиях между полами и даже в конкретных ситуациях. Когда в Испании был повторен эксперимент с анонимным касанием руки, результаты были практически идентичны. Однако в таком же исследовании, проведенном в Калифорнии, проявились любопытные гендерные особенности. Когда женщина пыталась передать гнев мужчине, он никогда точно не расшифровал значение ее прикосновения. Попытка мужчины выразить сочувствие женщине посредством анонимного прикосновения также осталась нераспознанной.

Эти лабораторные эксперименты полезны для определения границ того, что может сообщить прикосновение само по себе, но, разумеется, никто не использует анонимное касание в подобных условиях реальной жизни. Во-первых, большая часть сенсорного общения не происходит между незнакомыми людьми, в большинстве случаев это более интимная форма взаимодействия. Во-вторых, прикосновение всегда существует в контексте.

Из нашего собственного опыта мы знаем, что одно и то же ощущение прикосновения имеет разное эмоциональное значение в зависимости от пола, приложенного усилия, личной истории и общего контекста взаимодействия. Рука на плече может передать самые разные намерения: от дружеского участия или сочувствия до сексуального интереса или социального доминирования. И, конечно, культурное влияние на социальное общение, особенно на публичное, огромно.

В 1960-х годах психолог Сидни Джурард наблюдал за парами людей, которые беседовали в кофейнях по всему миру. Он методично исследовал одно и то же количество пар в каждом месте в течение одинакового времени. Джурард обнаружил, что пары в Сан-Хуане, Пуэрто-Рико, касались друг друга в среднем 180 раз в час по сравнению со 110 касаниями в час в Париже, двумя в час в Гейнсвилле, штат Флорида, и нулем в час в Лондоне. Подобные различия наблюдались и среди людей из 26 разных стран в залах вылета международного аэропорта на западном побережье Соединенных Штатов. Прощальное объятие было широко распространено среди людей из Соединенных Штатов, регионов Латинского / Карибского бассейнов и Европы, но случалось гораздо реже среди людей, родившихся в Северо-Восточной Азии.

Мощное влияние культуры, пола и ситуации на восприятие прикосновений поднимает ключевой вопрос: как может одно и то же действие (скажем, короткое сжатие плеча рукой), совершенное с одинаковым усилием и приводящее к точно таким же сигналам от кожи и мышц в мозг, осознаваться нами столь по-разному? Важно отметить, что эти ощущения не одинаковы для каждого из нас в тот момент, когда мы их испытываем, а затем по-своему интерпретируем. Скорее, мы в самом деле чувствуем себя по-разному с самого первого момента, как осознаем прикосновение.

Тактильное восприятие сжатого плеча от властного босса в корне отличается от такого же прикосновения, полученного от приятеля, которое, в свою очередь, ощущается не так, как касание любовника. Наш жизненный опыт, начиная с утробы матери и заканчивая настоящим моментом, впитывая культурные особенности, гендерные роли и личную историю, оставляет отпечатки на сыром материале тактильных ощущений, чтобы в конечном итоге создать наше весьма нюансированное восприятие прикосновений. Эта комбинация прошлого с настоящим должна происходить за одну десятую секунды. Наша задача будет состоять в том, чтобы изучить особенности биологии кожи, нервов и мозга, лежащих в основе этого важнейшего аспекта нашей жизни как социальных животных.

Глава 2. Малое в большом, большое в малом

Даже у великих мыслителей случаются плохие дни. Аристотель, например, столкнулся с проблемой когнитивного превосходства человека. Как люди могут быть умнее других существ, если у ястреба сильнее зрение, у собаки лучше обоняние, а у кошек острее слух? Размышляя над этой дилеммой, он пришел к выводу, что высший интеллект нашего вида предопределило необычайно развитое чувство осязания:

«Многие животные оставляют позади человека, но в осязании он значительно превосходит всех прочих существ, и именно поэтому он самый умный из животных. Известно, что в человеческом роду богатство или недостаток ума зависит от этого органа чувств, поскольку те, у кого жесткая кожа, плохо соображают, но те, у кого нежная кожа, остроумны».

Биологические исследования осязания не подтверждают ни основание, ни выводы Аристотеля. На самом деле наше тактильное восприятие далеко не самое развитое среди всех млекопитающих. Кроме того, у людей, по-видимому, нет никакой корреляции между интеллектом и мягкостью кожи или остротой восприятия прикосновения. Вероятно, Аристотель основывался на стереотипах о классах современного ему общества: по его мнению, рабы и им подобные, чьи ладони стер ручной труд, были не способны к интеллектуальным занятиям, в отличие от философов и знати, элиты с нежной кожей.

Аристотель не знал, что у нас (и других животных) есть множество сенсорных датчиков на коже, каждый из которых представляет собой специальный аппарат микроскопического размера, созданный эволюцией для сбора информации о нашем тактильном мире. Нервные волокна, которые передают информацию от этих сенсорных датчиков к спинному мозгу, предназначены для конкретного типа ощущений: один для материалов, другой для вибрации, третий для растяжения и так далее. Когда мы используем тактильную информацию, чтобы играть на скрипке, заниматься любовью и пить кофе, нам не нужно думать о множестве различных датчиков на коже. Потоки информации от этих датчиков смешиваются и обрабатываются в нашем мозгу, так что к тому времени, когда мы получаем к ним осознанный доступ, они складываются в единое восприятие объекта. Более того, сенсорная информация подсознательно комбинируется с данными от зрения, слуха и проприоцепции (исходящее от нервных окончаний в мышцах и суставах ощущение положения нашего тела в пространстве), чтобы создать богатое детализированное восприятие.

Кожа – это граница между нашим внутренним и внешним мирами и, благодаря этой топологии, она является зоной прикосновений. Помимо восприятия тактильной информации, кожа служит барьером для отражения вредных раздражителей, таких как паразиты, микробы, механические и химические повреждения, ультрафиолетовое излучение и т. д. Справиться с этой задачей ей помогает собственная специализированная ветвь иммунной системы, которая выделяет особые гормоны. Размеры кожи человека на удивления велики. Если бы вы попали в фильм ужасов, где злобный убийца-психопат освежевал ваше тело, кожа, полученная в результате, весила бы примерно столько же, сколько шар для боулинга (6 кг). Именно кожа – самый большой орган человеческого тела. Чтобы осознать величину общей площади поверхности кожи, разложите девять коробок для пиццы большого размера на полу.

Существует два основных типа кожи: покрытая волосами и безволосая. Для обозначения последней в медицине принят термин «голая», и вам может показаться, что она встречается во множестве гладких мест: на нежной щеке Киры Найтли, к примеру. Однако, приглядевшись, вы обнаружите, что этот прекрасный участок женского лица на самом деле покрыт множеством тонких, коротких и светлых волосков, называемых пушковыми. Они растут и в других на первый взгляд гладких местах на теле человека, таких, как внутренний бицепс или внутренняя поверхность бедра.

Эти мягкие пушковые волосы обладают важной способностью впитывания, отводя пот от кожи и повышая эффективность испарительного охлаждения. Только на ладонях рук (включая внутренние стороны пальцев), на ступнях ног, губах, сосках и участках гениталий обнаруживается настоящая голая кожа. У женщин кожа малых половых губ и клитор голые, но кожа больших половых губ покрыта волосами. У мужчин крайняя плоть и кожа, покрывающая головку полового члена, голая, но тело пениса покрыто волосами.

Волосатая и гладкая кожа имеют одинаковое строение. Представьте себе двухслойный торт с разделенной на подслои верхушкой (рисунок 2.1). Оба типа кожи имеют наружный подслой уплощенных мертвых клеток кожи (роговой слой) и три нижележащих подслоя, каждый из которых сочетает нескольких типов живых клеток, включая кератиноциты, клетки Лангерганса (которые являются частью иммунной системы) и меланоциты. Меланоциты производят гранулы пигмента меланина, который определяет цвет кожи. Вместе эти четыре подслоя составляют эпидермис. Клетки эпидермиса постоянно регенерируются. Новые, созданные делением клеток в самом глубоком подслое, постепенно мигрируют вверх. При этой миграции клетки сжимаются, выталкиваются наверх, а их структура разрушается, оставляя в роговом слое жесткие шелушащиеся клетки, которые в конечном итоге сбрасываются с поверхности кожи. Таким образом, эпидермис полностью обновляется примерно каждые пятьдесят дней. Ниже эпидермиса расположен еще один слой, дерма, где находятся нервы, кровеносные сосуды, потовые железы и густая сеть эластичных волокон.

Рисунок 2.1. Строение кожи

Волосатая кожа имеет как тонкие бледные волоски, так и более длинные, и более толстые, лучше видимые глазу защитные волоски. Эпидермис у голой кожи обычно толще, чем у волосатой. У него также другая форма – волнистая, а не плоская. На поверхности кожи мы узнаем эти волнистые гребни, называемые папиллярными гребнями, как отпечатки пальцев (а также отпечатки пальцев ног, ладоней и подошвы). Внутренняя поверхность волнистого эпидермиса образует дополнительные структуры, называемые первичными и вторичными эпидермальными грядами, и мы можем рассматривать их как отпечатки пальцев, обращенные внутрь.

Отпечатки пальцев обладают глубоким эмоциональным и духовным значением. В них есть нечто захватывающее – это видимый знак человеческой индивидуальности, зашифрованный природным художником. Отпечатки пальцев у плода в утробе начинают формироваться в возрасте примерно 26 недель и складываются в законченный рисунок при рождении. В традиции народа динех (также известного как навахо) Духовые Ветры, как жизненная сила, исходят из отпечатков пальцев:

«Существуют узоры на кончиках наших пальцев, такие же, как и на пальцах наших ног. Ветра живут в этих местах, в спиралях… Эти Ветра, выглядывающие из узоров на кончиках наших пальцев ног, удерживают нас на Земле. Те, что на кончиках пальцев рук, держат нас в небесах. Из-за этого мы не падаем, когда движемся».

Это трогательное описание. Но какова функция отпечатков пальцев (и отпечатков ладоней, пальцев ног и подошв) с биологической точки зрения? Давняя гипотеза утверждает, что они помогают лазать и хватать, но эта идея была оспорена. Когда измерили трение между кончиком пальца и гладкой сухой поверхностью, обнаружили, что, вопреки ожиданиям, отпечатки пальцев снизили эффективность захвата примерно на 30 процентов. Однако, если поверхность влажная или шероховатая, отпечатки пальцев увеличивают трение и стабилизируют захват. В этом отношении они напоминают автомобильные шины: гоночные авто, которые сталкиваются только с гладкими сухими трассами, оснащены гладкими шинами, чтобы максимально увеличить площадь контакта между шиной и дорожным полотном и тем самым обеспечить максимальное сцепление. Напротив, легковые автомобили, как правило, движутся по мокрым и неровным поверхностям, и в этих условиях шины с канавками, прорезанными для отвода воды от зоны контакта, превосходят их.

Рисунок 2.2. Отпечатки пальцев человека, коалы и шимпанзе практически неразличимы. Эволюционные пути человека и коал разошлись, по крайней мере, 70 миллионов лет назад, но люди и коалы имеют общие отпечатки пальцев, в то время как другие виды, являющиеся близкими родственниками коал, их не имеют

Отпечатки пальцев не являются исключительно человеческой прерогативой: у коал, горилл и шимпанзе они тоже есть (рисунок 2.2). И даже для приматов они не уникальны. На самом деле, они характерны для многих видов млекопитающих. В Австралии они есть у коал, но не у их близких родственников – волосатоносых вомбатов или других лесных жителей – древесных кенгуру. Отпечатки пальцев обнаружили у североамериканских ласк, но не у других членов этого семейства. В настоящее время нет уверенности в том, что наличие отпечатков пальцев у конкретного вида связано с его хватательным поведением. Несмотря на их символическое значение, мы до сих пор не знаем, для чего нужны отпечатки пальцев.

Принято считать, что морщинистые подушечки пальцев после принятия ванны – результат процесса, при котором вода постепенно поглощается мертвыми клетками кожи рогового слоя. Однако это мнение было опровергнуто в 1936 году. Ключевое наблюдение, связанное с этим феноменом, заключается в том, что морщины на пальцах рук и ног не возникают, если электрические сигналы, поступающие от спинного мозга к коже, прерываются из-за разрыва нерва или применения препарата, блокирующего нервные сигналы. В частности, реакция морщин требует ответвления подсознательной вегетативной нервной системы, называемого симпатическим оттоком.

Марк Чанцизи и его коллеги из 2AI Labs предположили, что, как и отпечатки пальцев, морщинки нужны, чтобы увеличить сцепление на мокрой поверхности. Исследователи отмечают морщинки у макак и шимпанзе и предполагают, что они обеспечивают адаптацию приматов к влажным скользким условиям. В поддержку этой гипотезы Кириакос Кареклас и его коллеги из университета Ньюкасла показали, что подопытные с морщинистой кожей пальцев могли переносить влажные шарики из одного контейнера в другой значительно быстрее, чем их собратья с пальцами без морщинок. Однако морщинистые пальцы не дают никаких преимуществ при работе с сухими шариками.

Как расположены специальные сенсорные датчики на коже и как это влияет на наше тактильное восприятие? Чтобы исследовать вопрос, давайте рассмотрим ежедневную работу, которую выполняют наши руки, и разложим ее составляющие. Допустим, вы опаздываете на просмотр фильма и с облегчением обнаруживаете свободное место для парковки возле кинотеатра. Стоя перед механическим парковочным счетчиком старого образца, вы видите, что он принимает монеты только одного достоинства. Вы начинаете рыться в карманах в поисках нужной монеты, пытаясь обнаружить ее среди прочего барахла. Вы исследуете содержимое карманов, пробуя каждый предмет наощупь, пока не найдете монету, достанете ее и вставите в щель автомата. Затем вы берете ручку и поворачиваете. Поворачивая ее, вы чувствуете правильное движение механизма в сцеплении автомата, вибрацию падающей монеты внутри и, наконец, скручивающую силу, когда ручка поворачивается, чтобы вернуться в исходное положение.

Это элементарная задача, мы выполняем ее почти автоматически, с минимальными умственными усилиями, и все же по сложности алгоритма она превосходит программу любого современного робота. Следовательно, даже простые тактильные задачи требуют обширного потока информации (а также расчетов относительно физики нашего тела и внешнего мира). Оплачивая парковку, мы опираемся на четыре основных типа сенсорных датчиков и связанных с ними нервных волокон, встроенных в гладкую кожу кончиков пальцев.

Залезая в карман брюк (в свою сумочку или рюкзак) и пытаясь определить достоинство монеты одним касанием, вы можете заодно обнаружить и потрогать флэш-накопитель USB, две таблетки ибупрофена, мелкие монетки, прежде чем узнаете нужную, основываясь на размере, текстуре и ребристых краях. В этом процессе задействованы все четыре основных типа сенсорных датчиков на коже ваших пальцев, но ключевой датчик, который позволяет определять края объектов, локальную кривизну и грубую текстуру, называется клетками Меркеля. Они названы в честь немецкого анатома Фридриха Меркеля, который впервые описал их в 1875 году, назвав Tastzellen, или «осязательные клетки».

Эти особые эпидермальные рецепторы сгруппированы в ячейках, состоящих из различных клеток. Ячейки расположены на вершинах первичных эпидермальных гребней, на границе эпидермиса и дермы. Клетки Меркеля соединены с отдельным нервным волокном, которое передает информацию к спинному мозгу и, в конечном счете, к сенсорным областям головного мозга. Эта электрическая информация кодируется скачками напряжения.

Клетки Меркеля расположены в самой глубокой части эпидермиса, где она граничит с дермой на вершинах первичных эпидермальных гребней. Клетки Мейснера находятся только в самых мелких частях дермы и во в впадинах между эпидермальными грядами, в то время как тельца Пачини и окончания Руффини расположены глубже в дерме. Нервные волокна, принимающие сигналы от тельца Мейснера и Пачини, посылают электрические сигналы в мозг на короткое время, только в начале и в конце устойчивого прикосновения, в то время как те, которые получают сигналы от окончаний Руффини и клеток Меркеля, непрерывно сигнализируют в течение всего сенсорного раздражения. Также показаны свободные нервные окончания, являющиеся датчиками определенных химических веществ, температуры, боли и зуда. Это будет обсуждаться в следующих главах.

Ключевой вопрос заключается в том, как механическая энергия деформации кожи преобразуется в электрический сигнал в нервном окончании. Лучшая из существующих гипотез заключается в том, что метаморфоза происходит с помощью молекул, встроенных в мембрану нервного окончания, – ионных каналов. Эти молекулы образуют пору, закрытую в состоянии покоя, но когда клеточная мембрана растягивается, пора открывается, позволяя положительным ионам, таким как натрий и кальций, проникать в нервную клетку и вызывать электрический импульс.