高溫和低溫為何會使我們產生疼痛感？

北京時間3月8日消息，據國外媒體報道，乍看之下，一塊熾熱的烙鐵和一塊冰並沒有什麼相同之處，但它們都能引起疼痛感。極高溫和極低溫都可以使人類皮膚感到極端不適，並且研究顯示，大腦感受兩種極端溫度的方式也很相似。

我們通常認為，皮膚和其中埋藏的神經是我們產生觸覺的關鍵，但生物學家所說的「體感系統」(somatosensation)其實也包含了多種感覺。當然，觸覺、或者說皮膚感覺到的機械刺激也是其中之一。但除此之外還有「本體感覺」(proprioception)即我們感受到的身體朝向和位置，以及「痛覺感受」(nociception「，即身體察覺有害刺激的能力。疼痛感就是身體產生痛覺感受時的反應。

無論這種痛苦是由機械、化學還是高溫導致的，痛覺感受都會促使我們遠離疼痛來源。假如你把手插入火中，焚燒感便會刺激身體儘快把手抽出。雖然疼痛的感覺並不美好，但它說明你的身體在努力保護你平安。若喪失了感覺疼痛的能力，事情就麻煩了。

「遍布全身的感覺神經元無論在感受到高溫還是低溫時，信息傳輸渠道都會被直接激活。」杜克大學神經生物學家約爾格·格蘭德爾(Jorg Grandl)指出。十五年來，研究人員通過研究基因經過編輯的小鼠發現，神經元的信息傳輸渠道、即神經元細胞中嵌入的蛋白質，與對溫度的感受直接相關。

其中，人們最熟悉的信息傳輸通道名叫TRPV1，它負責感受極端高溫。當刺激溫度達42攝氏度以上時，TRPV1便會被激活，並激活整條神經，將疼痛信號傳遞到大腦。

「人體感受寒冷也採用了相同的機制。」格蘭德爾解釋道，只不過與之相關的蛋白質名叫TRPM8。此外，這一通道只需感覺到寒冷便可激活、不需要冷到令人感到疼痛的程度。負責感受極端寒冷的通道名叫TRPA1，人們對它的了解還十分有限。研究人員只知道，它在感受到極低溫刺激時會被激活，但並不確定它是否也參與了探溫過程。

上述三種蛋白質使皮膚得以感受多種溫度，並使身體做出相應反應。此外，由於它們屬於痛覺感受器官，這些蛋白質可幫你避開溫度極高或極低的環境。例如，TRPM8失靈的小鼠不會躲避低溫，說明它們不會主動尋找溫度更宜人的環境。不過，它們會主動避開極低溫和極高溫，更喜歡待在溫暖愜意的地方。

雖然研究人員已經確定了上述三種感受器的激活溫度，但它們並不是一成不變的。例如，當皮膚被晒傷時，溫水澆在身上就如同滾燙的沸水。「這是因為皮膚炎症使TRPV1通道變得格外敏感，降低了這些神經向大腦傳遞疼痛感的溫度下限。」格蘭德爾解釋道。

但溫度並非激活這些感受器的唯一因素，植物也能做到。TRPV1不僅可被極高溫激活，還可被辣椒素激活。TRPM8既對低溫敏感，又能感受到薄荷醇的降溫效果。TRPA1又叫「芥末感受器」，因為它能感受到芥末中的刺激性化學成分。

為何植物會產生能激活上述感受器的化學物質呢?華盛頓大學分子生物學家阿傑·達卡(Ajay Dhaka)解釋道，辣椒素對魚類、鳥類或兔子的TRPV1通道不起作用，僅對人類和嚙齒動物有效。「因此植物分泌辣椒素也許是為了防止被吃掉。」薄荷醇和芥末也能用同樣的原理來解釋。

換句話說，植物與溫度間的神秘關係也許更能反映植物的進化史。或許植物找到了某種控制人體感溫能力的方法，進而演變出了能夠與高溫和低溫產生相同效果的化學物質。因此，我們吃辣時之所以會汗流浹背，只是因為辣椒素和高溫激活皮膚和身體神經的方式相同。

這些植物對動物體內的痛覺感受器加以利用，有效避免了被吃掉的厄運……雖然火辣的食物和辛辣的芥末還是令我們大快朵頤。下次吃完一大碗麻辣燙之後，可以花時間想一想，你此時的感受其實是植物和動物數百萬年來互相鬥爭的結果。而就目前而言，我們似乎佔了上風。

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