互动科普

2015年我经历了一件有意思的事。尽管很有趣，但我绝不想很快再体验一次。当时我正要参加一个会议，会上有多家公司来竞标销售一台仪器。我们到达召开会议的那座楼时，我感觉有点不对劲。当时我们等着穿过马路，我转头看交通情况，但感觉整个世界比我头部的运动慢了一秒，就好像这个世界具有某种惯性。我感到有些古怪，但没太当回事。等我们到达会议室，竞标马上就要开始的时候，这样的情形再次重现：听到有人进来，我把头转向门口，但整个房间过了一会儿才转动着跟上来。然后我开始觉得自己晕头转向得厉害，那种感觉就像彻底喝醉了但同时又非常清醒。我问会议组织者可否找个地方躺一下，幸好这家公司有间小接待室，里面有几把很舒适的椅子。可是，躺下之后反而感觉更糟糕，我开始冒冷汗，心跳也急剧加速。助理帮我叫来公司的医务人员，她给我量了血压听了心跳，而后问我的助理：“这是不是他第一次心脏病发作？”我很清楚自己不是心脏病发作，因为众所周知心脏病发作会伴有剧烈疼痛，而我根本不疼。但是，我也很清楚一定是出了什么问题，因为每次我试图站起来都会摔倒。救护车来了，我被紧急送往一家当地医院。去医院的路上精彩纷呈，救护车出发时撞到了停在旁边的一辆汽车，触发了它的警报；躺在救护车里在北京的四环路上飙车，警笛嘶鸣、顶灯闪烁，也令人兴奋。特别是，你确信自己并没有生命危险。

到了医院，医生确定这不是心脏病发作，于是又给我做了一系列检查以确定到底是哪里出了问题。其中一项是，医生手持一支铅笔，在我的面前从左边移到右边，让我用眼睛追踪。你很可能有过类似的经历，我以前也做过，可是这一次我却做不到。医生移动铅笔时，我的眼睛前后颤动，试图定位，那种感觉极其怪异。接着，我有一种非常奇怪的感觉，床的左边好像在下坠，我马上就要滚下去了。为了躲避危险，我竟然差点从床的另一边摔下去！最终我被诊断为内耳半规管病毒性感染。半规管是为我们提供平衡感的。这种疾病无法治疗，我只能等着感染消退。我说服医生让我回家。下了出租车，我的几个学生搀扶着我往家走，因为我还无法正常站立。在我的邻居们看来，我一定是白酒喝多了。接下来是最痛苦的5天。我的平衡感是如此之差，以至于根本无法走路，我只能爬行移动。我无法看电视也不能用电脑，阅读任何东西都会感到恶心，有几次试图写点东西居然恶心到呕吐。因此，我不得不静静地坐着，头冲着正前方，什么也不做，就像一具僵尸。当感染消退，我特别高兴，自己又可以重新生活了。

我想对我来说，这次离奇经历中最奇怪的一点是，我们认为拥有平衡感是理所当然的，我们从来没有真正思考过它是怎么回事。显然，平衡感总是在那里。然而只有当平衡感受到损害时，我们才真正意识到它对我们的生存有多么重要。当我的平衡感出问题时，我彻底变得无能无助。

还有一种我们认为完全理所当然的感觉是关于我们身在何处的感觉。我不是指人在北京或者英国的这种感觉，而是闭上眼睛时我能很清楚地知道自己的手臂和双腿在空间所处的位置。当我抬起左腿而不是右腿时，不用眼睛看也能感觉到它在空间的位置。如果有人移动我的四肢，我能感知到它被移动到了什么地方。这种感觉叫做本体感觉，有时候也被称作第六感。

并不是所有人都有一个完美的本体感觉体系。对有些人来说，如果让他们闭上双眼，由别人来前后移动他们的四肢，他们并不能分辨出四肢到底是怎样被移动的。1906年，查尔斯·斯科特·谢灵顿（Charles Scott Sherrington）就写过一篇文章定义了“本体感觉”(proprioception）这一术语，到现在关于此类病人的了解已经有一百多年了。目前，科学家们正致力于研究这些奇怪症状背后的基因突变情况，最近这个领域有一项重要突破发表在2016年9月的《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine）上。

文章是关于两位具有本体感觉缺陷的病人，都是女性，一位19岁，一位9岁。文章作者之一、美国国立卫生研究院（NIH）的卡斯滕·邦内曼（Carsten Bonnemann）最先关注了这两位病人。邦内曼注意到，她们有一系列共同的异常症状，特别是坐着时，手指、脚和臀部总是在不正常的位置，并且手臂和双手有一些异常的自发运动。行走对她们来说极端困难，她们的协调性也非常糟糕。如果蒙住眼睛，她们完全无法步行，会直接摔倒。如果移去眼罩，她们只能笨拙地行走，有一位还需要别人的帮助才行。在她们的成长阶段，直到6、7岁才学会自己走路。类似地，她们自己吃饭和穿衣也一直很成问题。

图.本体感觉缺陷病人在进行测试。图片来自Alexander T. Chesler等人实验的视频。

邦内曼对两位病人进行了一系列的测试。其中一项是让她们将手指放在自己的鼻尖上，然后移动到前方约50厘米处的一个目标上。当她们没有被蒙上眼睛时，能轻松地完成这个任务。但是，如果蒙上眼睛，她们完成这个任务就明显比正常人吃力。正常人在蒙上眼睛时的表现和用眼睛看着时几乎一样好，因为他们能记住目标在哪里，并能控制手臂到达记忆中的目标所在的位置。登录杂志的网站（http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1602812）可以观看两位病人和对照组正常个体完成这项任务的视频，从中还能看到她们手指关节不正常的角度以及她们行走上的问题。视频内容令人非常沮丧，你会看到她们一次次试图定位那个目标，都没有成功。这两位病人的触觉也存在功能异常，和常人不一样。比如，她们会把软的东西（像软毛刷）错认为是有刺的，或者根本就感觉不出来。有意思的是，除了行为方面的异常，还可以看出她们的脊椎扭曲也非常严重（称为脊柱侧凸）。

为了研究这两位病人在遗传上是否有共同之处，研究人员筛查了她们的基因组，发现两人存在一个同样的基因突变，这个基因叫做PIEZO2，代表Piezo式的机械敏感性离子通道组件2（Piezo-type mechanosensitive ion channel component 2）。这个基因编码一个大分子蛋白质，后者位于细胞膜上，似乎具有感知机械压力的作用。目前已经有证据显示，PIEZO2基因突变可能与触觉和协调性以及其他一系列被称为关节弯曲的功能异常有关。其中一种异常叫做戈登综合征，患者的手指和肘部/腕部关节位置异常并且不能自由活动，与前面提到的两位病人很相似。

因此，PIEZO2基因突变对本体感觉有影响也没什么特别的。令人意外的是，邦内曼及其同事发现这两位病人共同携带的基因突变是一种导致功能完全丧失的突变。让人惊讶的另一方面是，虽然这两位病人之间并没有什么关系，但她们的基因突变却一模一样（在其他突变中，每个人的突变都不一样）。实际上，较为普遍的突变是提前出现的终止密码子，这种突变意味着携带者无法合成有功能的蛋白，因为翻译转录合成该蛋白的信息中包含了半路终止的信息。这两位病人并不只是携带有突变的基因，实际上是完全缺失该基因。这真是出人意料，因为曾经有科学家在小鼠身上敲除该基因后发现这会致死，因此人们认为，如果没有这个基因的功能性片段，人类无法存活。然而，2015年发表在《自然-神经科学》(Nature Neuroscience）上的一项研究对小鼠特定的机械感知神经元中的基因进行了敲除，这些小鼠都存活下来了，但它们的协调能力和四肢运动受到了严重损害，与《新英格兰医学杂志》文章里两位病人的情形很像。

科学家对两位病人触觉感知的异常做了进一步研究，他们利用一台能够显示活动脑区的磁共振成像（MRI）仪器测定了病人触碰不同物体时大脑被激活的部位。对大多数人来说，被柔软毛刷触碰是一种愉快的感觉。然而，这两位病人感知到的却是刺痛，是一种不愉快的感觉。有趣的是，MRI显示，被柔软毛刷触碰时，这两位病人大脑中的正常人用来感知身体感觉的脑区完全没有被激活。被激活的是另一个脑区，这个区域与触碰的情绪反应相关。也就是说，这两位病人并不能真正感知到毛刷的触碰，她们能感觉到的只是对触碰的情绪反应。将振动的音叉贴到她们的皮肤上，她们看起来也感觉不到，这证实了两位病人无法直接感知物体。除了上述触觉感知的异常之外，这两位病人与触碰相关的其他反应实际上是完全正常的，例如，她们感知疼痛的能力、对所持物体的温度变化做出反应的能力等都没有受到影响。

基因突变对病人骨骼畸形的影响也是出人意料的，并且引发出一些很有趣的观点。作者在文章中推测，本体感觉也许对骨骼的正常发育是必不可少的。也就是说，如果身体无法准确感知骨骼的具体位置，可能也很难指导它如何生长发育。

此外，还可能存在更为广泛的影响。我们都知道有些人好像天生笨手笨脚，缺乏正常的运动技能，比如经常不小心弄洒咖啡或食物等。也许这些人也具有相同的基因突变，只是没有严重到论文中那两位病人的程度。相反，有一些人生来就特别灵巧，具有非常出色的精细运动控制能力，比如钢琴家和其他能演奏复杂乐器的人。他们可能也携带有基因突变，使得他们的精细运动技能更发达。钢琴演奏家和我们之间的差距，也许不仅仅是音乐方面的造诣。这一基因的角色只不过刚刚开始显现，它可能对我们感知自己身在何处具有普遍而重要的影响。

（本文发表于《科学世界》2016年第11期）