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第六感缺失或导致严重发育障碍:直接影响人类动作”协调性”

说起“第六感”,每个人的第一反应可能是一种与对未来预判相关的“直觉”。但事实上,科学上指的第六感则是人类的本体感觉,即人体自身的空间感。

这种第六感帮助我们在缺乏视觉帮助的情况下,仍然能够凭借对于空间的感觉而协调我们的身体——例如蒙着眼走路等。

在先前的研究中,科学家找到了于第六感的相关基因——PIEZO2,然而由于研究素材的缺乏,所有的相关研究都是在动物身上进行的。

然而,最新被发现的两例罕见基因突变病例,让科学家们有了机会对“第六感”基因对人体的作用进行深入研究。结果发现,本体感觉对于人体骨骼健康发育可能具有至关重要的作用,甚至有可能直接影响了人类动作的“协调性”。

研究人员发现体内某一特定基因可帮助实现人类的第六感:本体感觉图片来源:Science研究人员发现体内某一特定基因可帮助实现人类的第六感:本体感觉

  “软毛刷感觉就像带刺的荆棘”、“完全感受不到音叉的振动”、“如果蒙住眼睛的话就无法判断身体关节的运动方向”,这些都是一项研究中一名9岁和一名19岁的女孩感觉到的怪异感受。

研究人员表示,这可能源自一种极其罕见的基因突变,而该基因可能解释了人们所谓的“第六感”:本体感觉,即人体自身的空间感。同时,这项研究也有助于解释,为什么有些人的身体就比其他人“笨拙”。

研究的相关论文于9月21日发表在了《The New England Journal of Medicine》上。

这种疾病目前还没有具体名称,它是由论文的主要作者、来自国立卫生研究院(National Institutes of Health ,简称NIH)的小儿神经学专家卡斯滕·博内曼(Carsten B?nnemann)发现的。

博内曼是一位研究年轻群体未知基因疾病诊断的专家。他注意到上边提到的两位女孩有一些物理症状的相同点,例如她们的臀骨、手指和脚都可以弯曲到不同寻常的角度,并且都有脊柱侧弯的症状。更为显著的是,她们行走时身体极度不协调,而且无法直接感外界对皮肤的刺激。

博内曼对她们进行了基因测序,希望从中找出病因。其中某个基因引起了研究人员的注意:一个名为PIEZO2的基因发生了灾难性突变,该基因被认为与人体的触觉和身体协调密切相关(先前有报道称,该基因就是人类第六感的关键)。

两位罕见基因突变病患者的手指和脊柱都产生了严重的畸形,医学专家推测病因为身体缺少了“第六感”  图片来源:A.T. Chesler, et al, The New England Journal of Medicine, 2016.  两位罕见基因突变病患者的手指和脊柱都产生了严重的畸形,医学专家推测病因为身体缺少了“第六感”

  一次偶然的机会,博内曼参加了同样来自NIH的神经学家亚历山大·切斯勒(Alexander Chesler)关于PIEZO2基因的讲座,之后便邀请切斯勒与自己共同研究。

令切斯勒震惊的并非该疾病的罕见程度,而是之前就有科学家证明过,摘除PIEZO2基因的小鼠无法存活。事实上,很多人认为人类没有这个基因根本无法研究。

研究人员对患者进行了一系列对照测试:

当蒙上眼睛时,病人会出现摇晃、蹒跚、甚至跌倒的情况,但是如果不戴眼罩的话,患者几乎可以正常行走。

另一项测试中,患者们被要求将食指从鼻尖移动到前方的某一处位置。遮住眼睛的情况下,任务完全失败,但是在可视的情况下,患者们都完成的非常好。

另外,研究人员握住患者的胳膊上下摆动,让她们判断胳膊移动方向。遮眼情况下,患者无法判断移动方向,但在可视情况下则可以通过眼睛观察判断方向。

测试结果表明,这类患者完全缺乏本体感觉。博内曼解释到,正常人依赖感觉完成许多事情,例如弹钢琴、汽车换挡或者键盘打字,做这些事情都需要在空间中感知自己肢体的位置。而这些患者缺乏这种本能意识,但是一般情况下可以通过视觉观察来弥补这种缺陷。

研究人员还测试了病人对各种接触的反应。一项测试中,两个女孩都无法感知压在皮肤上音叉的振动。

在另一项测试中,当软毛刷刷过脚底和手掌时,患者们没有感觉;而在刷过有毛发的皮肤时(脚底和手掌没有毛发),她们觉得很“扎人”。这一结果令卡博内曼和切斯勒感到奇怪,因为大多数人都会觉得软毛刷的触感十分舒服。

为了了解原因,研究人员重复了之前的实验,并用核磁共振仪对患者进行了即时扫描。他们发现,正常人的大脑特定区域在感知触觉时呈现出的活动在两个女孩相应大脑区域消失了。而当研究人员用软刷刷过她们的皮肤时,与情绪反应相关的大脑区域却出现了活动。

切斯勒解释到,虽然她们无法感知到刷子的“物理触感”,但是对刷子的接触做出了情绪上的反应。

最后,研究人员让两位患者握住一个装置,这种装置可以逐渐变热或变冷,直到让人感到疼痛。令人惊讶的是,两位患者可以同正常人一样,感受到温度的变化和随之而来的疼痛感。

患者在各类痛感的感觉上,与正常人没有区别。图片来源:A.T. Chesler, et al, The New England Journal of Medicine, 2016.患者在各类痛感的感觉上,与正常人没有区别。

  总结上述实验结果,博内曼和切斯勒认为,PIEZO2基因可能对于本体感觉和皮肤触觉至关重要,但不影响温觉和痛觉。尽管研究样本只有两个,切斯勒十分确信该基因对于普通人起到同样的作用。他说:“这可以解释得通,因为我们在其他动物实验中也得到了类似的结果”。

博内曼补充说,现在并没有研究表明该基因的突变概率有多大,但他们已经明确了这种基因的生理学和遗传学特征,并且推测可能有更多的人存在这方面的功能紊乱。

PIEZO2和患者骨骼畸形之间的关系目前尚不明确。一种可能是受该基因调控的蛋白质在骨骼发育中起着重要作用。

此外,博内曼和切斯勒指出,本体感觉自身可能对于骨骼的发育就十分重要。没有本体感觉,身体就不能保持笔直的姿势,关节和脊椎的指向就会发生偏差。这些都可能导致不正常的骨骼发育。

加利福尼亚州圣地亚哥斯克里普斯研究所的阿代姆·帕塔博蒂安(Ardem Patapoutian)曾领导过小鼠PIEZO2基因的研究。他表示,“触觉或本体感觉在骨骼形成过程中间接发挥作用是一个非常有趣的假设。这一说法虽然有些大胆,但并非不可能。”

研究人员还给出了另一个更大胆的猜想:他们认为PIEZO2基因的不同突变导致了有些人动作笨拙,有些人运动协调,还有些人介于两者之间。

  博内曼说:“通过PIEZO2的细微改变打造运动健将,也许并不是不可能的事儿。”

  参考:

  [1] A。 T。 Chesler, The Role of PIEZO2 inHumanMechanosensation, The New England Journal of Medicine 2016, DOI:10.1056/NEJMoa1602812

  [2] M。 Price, Researchers discover gene behind‘sixth sense’ in humans, Science News 2016, http://www.sciencemag.org/news/2016/09/researchers-discover-gene-behind-sixth-sense-humans

文  DeepTech深科技

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