2013.12.17 知覺心理學 (十二) Cutaneous sensation

Touch (tactile)，於拉丁文又稱為感知(somatosensation)。

Skin：堪稱人體最長的器官(?)，但是否為器官仍有爭議。

• 總表面積為1-2平方米。
• 皮膚內含四種感覺受器，構成所有的觸覺。
• 痛覺受器為神經末梢(Merkel)，唯一深入表層的感覺受器，敏感度高。
• 其餘三種輕觸受器位於表皮與真皮之間或者較深的地方，各司不同功能。

Impulse：神經衝動

• 神經衝動主要使用Na及K二種離子調節電位變化，正常而言去極化為Na進入細胞內，而再極化為K離開細胞所致。
• 神經衝動具有所謂閾值的界線，如果強度超過一個水平則會產生劇烈反應，如果不及則不會產生。
• 閾值下變化：電位變化與刺激強度成正比，但如未達閾值則訊號不會傳出。
• 閾值上變化：達閾值後產生動作電位，此訊號方能傳出去，刺激強度改以動作電位的頻率高低呈現。

Sensory receptor：觸覺受器，可分為四種。

• Merkel receptors (SA1)：SA的原名為slowly adapting receptor，指其適應所需時間較長，對持續的刺激可持續反應。數量多而體積小，屬於周邊區域抑制模式，有較佳的空間解析度，對物件邊角敏感。位於真皮部分，相較於其他受器偏向表層，主要偵測精細的觸覺訊號。
• Meissner corpuscle (RA1)：RA的原名rapidly adapting receptor，指適應所需時間短，對持續的刺激不會持續反應，僅感受刺激開始與刺激結束之時，因而有較佳的時間解析度，數量非常多而易於偵測事件的發生。
• 拿雞蛋/燈泡的例子：機械手臂的製作，其不易拿捏取物時的力道，應該輸出多少力量為直觀的判斷，此可能與RA1之作用有關，其數量多且對於事件發生敏感，可精細反應接觸物而調整動作。
• Pacinian corpuscle(RA2,PC)：洋蔥狀的外型，由神經與結締組織構成平板結構而成，主要偵測震動的知覺，可偵測200Hz以上的震動，此外其也與物體的材質(粗細度)相關，或為檢視材質時我們會嘗試摩擦相關。因震動可以傳達較深，且不需要有精確位置，因此位於靠近皮下脂肪處。
• Ruffini cylinder (SA2)：主要偵測橫向的牽拉變化，位於皮下組織處。

Fiber：神經纖維，可討論其神經粗細以及是否有髓鞘包圍。

• A alpha：最粗的神經類型，傳導速度可達80~120 m/s，主要處理關節位置的感知(本體感覺)，此受器稱為muscle spindle，於脊髓主要走dorsal column system。
• A beta；此討論的接觸感覺多使用此類別，傳導速度為35~75 m/s，通常走spinothalamatic tract。
• A delta：相對較細的神經，傳導較快速的痛覺，速度為5~30 m/s，通常為刺激當下立刻產生的痛覺。
• C fiber：細且小的神經，傳導速度為1 m/s，主要處理痛覺與溫度(pain and temperature)。

Pathway：傳導途徑

• 從dorsal root進入脊髓，後將訊息往上傳遞。
• 不轉換的知覺為本體感覺類型，走dorsal column system。
• 轉換的知覺交換到對側視丘，此途徑稱為spinothalamic tract，後再傳導至大腦皮質。
• 基本上就脊髓而言有其對應的皮膚區域，如頸椎對應到頭後半至手臂、胸椎為軀幹區；邀專為下肢及大腿前半部，薦椎則為大腿後半部。

Star-nosed mole：生活於隧道中的生物，缺乏視覺及其他感知，僅有鼻上一感知器可用。

• 推測其作用相當於人類的手或者眼。
• 將其大腦攝影後，發現其感知器與對應大腦皮質的長相十分相似，推測其專一性。

Homunculus on S1：

• 1920年代透過外科手術方式，讓病人回報刺激感知而建立感覺刺激圖。
• 就結果而言，不同區域的感覺有不同的敏感度，與大腦皮質的面積相關，如嘴唇、手指的敏感度最高，腿、臀部的敏感度相對小，此也與視覺的放大作用異曲同工。

Braille：盲人點字，於1972年代十分盛行。

• 將26個英文字母轉換為凹凸的觸覺訊息。
• 其排列方式，可迅速學習，熟練可達到每分鐘50~100個字(正常為200字)。
• 另有一種點字直接將字母突起處理，儘管較有邏輯但實質上難以區辨。

Assessment： two-point discrimination & Grating vertical or horizontal

• two-point discrimination：早期使用的二點區辨測驗，但因其設計上區辨的範圍不夠明確，且有主觀判斷的效應，因此後續改為Grating。
• Grating vertical or horizontal：後改讓受試者判斷刺激為橫的或者直的，正常年輕人的標準約為1mm間。
• 此類刺激與SA1(Merkel)相關，透過監測其電位變化，恰與刺激的時間點吻合，因此可以得知此刺激主要由SA1處理。
• 相對下，RA2的變化未跟刺激有所關聯，因此推測與其關聯性較小(無)。
• 如使用Braille同時監測四種受器的電位變化，發現SA1有最佳的相關性，但RA1也有類似的表現，但較為模糊。

Density of receptor：感覺的敏感度與受器的密度有關

• 指尖的密度約為1mm，因此可感知約1mm的刺激；指根處的密度約為2mm，因此可感知5mm左右的刺激，同理首長密度約3.5mm，可感知8mm。
• 就敏感度(閾值)而言，手指及嘴唇的敏感度最高。

Receptor and brain：

• 最終發現，感覺受器與大腦皮質的數量，呈現1:1的對應關係，因此建立其正比關係。

Vibration and Pacinian corpuscle：

• 其洋蔥狀的結構具有過濾的功能，可篩選特定頻率的震動。

Receptive field：

• 單一受器所管理的範圍，也與其敏感度相關。
• 視覺系統在判斷一物件粗細的時候，可能受到光線與其他線索影響。

Different kinds of perception：有些知覺與感官有特定性。

• 在多感官的條件下，以視覺為主。
• 但實際上有些刺激，如材質等，以觸覺為主。

Texture perception：由二種資訊而來。

• SA1：提供精細刺激的資訊。
• RA1(PC)：接收震動所取得的資訊。
• 研究中，透過250Hz震動使PC適應後，發現其對於材質的判斷下降，可知震動有反應，與材質的判斷有關。

Haptic：手勢策略，指針對不同的刺激判斷，傾向使用不同的手勢策略以取得相關資訊。

• Lateral motion：橫向運動，可判斷材質。
• Pressure：深押，或可判斷此物體的軟硬。
• Enclosure：包覆，可知道此物件的形狀(但需要知道手指關節的位置)。
• Contour following：當大小超過可包覆的大小時，沿著邊緣觸摸以掌握全貌之策略。
• 理論上，無論使用哪幾個手指，基本上都可憑藉手的資訊比較二刺激的大小、材質、形狀等特質。

曲度判斷：

• SA1上的刺激大小，可知此物件的曲度。

觸覺運動學：

• 在觸覺方面對於方向的刺激有特異性，如對於橫向的刺激有最佳敏感度，而對於垂直的刺激則反應較少。
• 此外，對於運動刺激的部分，亦具有方向性，如左往右有反應，又往左則否。

Sensation and Attention：所有感知都須討論attention的影響，討論有注意及不注意的反應。

• 有注意力的投入則有反應，如沒有注意則無反應。

Pain and temperature：

• 疼痛(Pain)：一種不舒服的感覺，往往與組織傷害相關。
• Congenital insensitivity to pain：失去知覺疼痛的能力。
• 疼痛的產生原因很多：
• 溫度
• 化學物
• 壓力
• 冷
• 疼痛造成的結果：疼痛將對大腦造成影響，並引起後續的轉變
• short pain：withdraw
• long-lasting pain： promote behaviors
• Expression of pain： a social signals
• Nociceptor： Noci- 為疼痛之意，為疼痛受器。
• 其性質為游離神經，此溫度感覺相同。
• 疼痛的描述：
• 判斷疼痛種類：麻痛、抽痛、痠痛、絞痛...etc。
• 判斷對情感的影響：疲憊、病懨懨、恐懼...etc。
• 判斷疼痛的強度：使用Visual analog scale判斷疼痛強度。
• 作用機轉：
• 周邊的細胞釋放眾多化學物質，刺激神經末梢，引起痛覺。
• 溫度與痛覺：
• 40度以上，始產生痛覺，並且有造成細胞損傷的危害。
• TRPV1：對於40度以上，反應速度較慢。
• TRP2：對於50度以上，反應速度快，並且立刻有痛覺。
• 疼痛的種類：對組織有傷、對組織無傷
• 對組織無傷：
• 幻肢痛(Phantom limb pain)：皮質區接收不到訊號而引起的疼痛，可使用Mirror Therapy治療。

止痛法：

• Opiate drugs：鴉片類藥物，最強的消炎止痛。
• 常見藥物：Morphine，用於止痛(analgesia)。
• 內分泌：
• Endorphines：內生性嗎啡，在一定強度的刺激後產生，不具沉癮性，可產生歡愉感，其作用於中腦(periaqueductal gray areas of the brain)並影響脊髓的痛覺傳輸，半衰期的時間約為20分鐘。
• Enkephalins：
• Dynorphines：
• 針劑注射：NSAIDS，注射後10mins左右產生作用，可維持6~8小時，後可搭配口服藥物處理。
• 其他方法：
• 呼呼：gate control theory，作用於脊髓周邊的區域，利用周邊的刺激，以減少痛覺的傳輸。
• 刮痧：可能使用gate control theory或者產生endorphines，從而暫時舒緩疼痛。
• 然而在醫學上，應針對產生疼痛的問題處理。
• TENS (transcutaneous electrical nerve stimulation)：在體表貼上電擊，經由電極時產生endorphines，可減少20%左右的疼痛。
• Naolxone：如果TNES同時給予此藥物，則會造成止痛的效果消失，因其本質為morphine之阻斷劑。
• Placebo：約1/3的病人可以獲得舒緩，建立於良好的醫病關係，可能透過產生endorphines達成止痛的效果。
• 整脊：在國外發展為骨骼矯正醫師，推測透過在調整骨骼的方式，給予感覺回饋，或者造成微小傷害，促使組織重生並且達成療效。
• 心靈誘導的疼痛？
• 使用fMRI比較真實疼痛與催眠造成的效果，發現在腦照影上發現類似的結果。
• Pain matrix：大腦中參與疼痛作用的區域非常多。
• ACC(情緒)
• Amygdala(恐懼)
• Hippocampus(記憶)
• Insula(內臟感知、同情)
• PFC(動作預想)S1(感覺區)。
• 暗示可增強與減少疼痛：
• 低強度的刺激，給予很痛的暗示，顯示疼痛指數上升。
• 相同強度的刺激，給予疼痛不強的暗示，可使疼痛指數下降。
• 如使用單純涼但是沒有療效的貼布，可造成主觀感受疼痛下降的情況。
• 針灸(acupuncture)：或許為產生內生性嗎啡的方法，可於短時間內達成強效的止痛，但屬於短效的治療方法。

Empty(同理心)：看到他人的刺激，有感同身受之感。

• 英國的系列研究：
• 看到人被戳，自己也有被戳的感覺。
• 看到盒子被戳，自己也有被戳的感覺。
• 飛機撞到一個島嶼，則沒有感覺。
• Brain image：
• 在大腦對應區產生相對應的反應。
• 但其強度與範圍相較於真實的疼痛，仍有所差異。
• 因此，推論Secondary sensory cortex是比較高階的感覺區。