本周，《裸体科学家》的金宝搏app最新下载感官月即将结束，我们来探讨一下触觉:我们是如何培养触觉的，购物时的触觉，以及完美拥抱的秘密。此外，制造更环保的混凝土，以及为什么英格兰南部的鸟类数量正在下降……
在这一集里
DNA日:破解基因组和存储数据
与阿伯丁大学的Johnathan Pettitt博士，剑桥大学的Jossy Sayir博士以及EMBL-EBI合作
65年前，《自然》杂志发表了沃森和克里克的历史性论文，揭示了DNA的结构，或者用詹姆斯·沃森自己的话说，是“生命的秘密”。1953年，他跑进剑桥的鹰酒吧宣布他和克里克的发现，自此之后，众所周知的分子生物学就席卷了全世界:英国国家医疗服务体系(NHS)正忙着读取10万名患者的基因密码，美国科学家宣布了一项雄心勃勃的计划，要对地球上所有生命的DNA进行测序。凯蒂·海勒正在研究另外两个最近的DNA进展…
凯蒂-标志性的双螺旋:它就像一个奢侈的楼梯，用磷酸糖栏杆和底座做成的台阶;要么是C与G配对，要么是A与t配对。这些碱基编码构成蛋白质的氨基酸，这些氨基酸在体内具有各种功能。《DNA的结构》出版65年后，科学家们正以多种不同的方式使用这个神奇的分子。一种方法是进入并破坏、修改或添加现有的遗传物质，并且在为你我编码的同时，DNA可能很快就会为音乐编码
不只是人类有DNA:植物、动物，甚至微生物也有。一旦进入细胞，病毒就可以侵入其他生物体的复制机制，复制自己的DNA或DNA的化学表亲RNA。现在细菌已经进化出一种聪明的防御机制来抵御这种入侵;它们会切断开始入侵的病毒DNA。这种被称为CRISPR的DNa操作技术现在已经被科学家们利用，并在生物学领域产生了令人难以置信的影响。阿伯丁大学的乔纳森·佩蒂特报道。
乔纳森- CRISPR第一次让我们有能力随意改变生物体DNA的任何地方。这意味着我们可以移除基因，我们可以修改基因，我们可以添加基因，我们可以潜在地修改一个有机体，给它一个以前从未有过的基因。
CRISPR背后的关键是一种酶，它可以在特定的点切割DNA。它使用一个可编程的序列，我们可以设计它的目标是一个特定的DNA片段，它的工作原理，本质上，就像分子剪刀;它会到达我们指定的位置，并在DNA上切割。它对基础生物学研究产生了巨大的影响，因为我们以前无法尝试的问题现在向我们敞开了大门。我自己的研究，比如，我研究的是线虫C. elegans，它是研究遗传学的杰出模式生物，但我们一直希望能够一次去除很多很多的基因。以前，这在技术上是不可能的，现在我们可以做到了，关键的问题是，我们知道，对于很多动物来说，它们有给定基因的备份副本。所以，如果你有11个基因在做同样的事情或重叠的事情，你通常不会看到这些基因的影响，直到你把所有的11个基因都去除，我们现在可以用CRISPR来做。
我还没有提到的一件事是所有的酶都容易出错所以我们知道它会在我们瞄准的区域最有效地切割，但也有脱靶效应。很明显，如果我们要把它用在人类治疗中，这个问题就需要解决。
凯蒂-从理论上讲，CRISPR可以用于任何你想要研究基因如何工作的情况，这对研究由突变基因引起的癌症有着巨大的影响。但是DNA分子本身呢?它会有其他的功能吗?
DNA有点像一个生物手提箱;这是一个很棒的天然存储设备。毕竟，你所需要的一切都在里面。那么，如果这个分子可以存储一种类型的数据——基因数据——那么其他类型的数据呢?现代世界以惊人的速度产生数据，从你的手机，笔记本电脑，电子表格。你能想到的，所有的数据都必须存储在某个地方，随着我们越来越需要数据的生活，有能力这样做正成为一个问题。
那么DNA会成为新的硬盘吗?本周有消息称，瑞士的科学家们正在努力将Massive Attack乐队的专辑《Mezzanine》储存在DNA中。但是它非常昂贵那么DNA数据存储对于非名人和名人来说都是一个现实的选择吗?我和来自剑桥大学和欧洲分子生物学实验室的信息理论家乔西·萨伊尔谈过……
Jossy - DNA的主要优点是你在原子水平上存储数据，所以你以一种更密集的方式存储数据。你可以潜在地解决世界上的存储问题，并取代占据整个城市街区的庞大数据农场。
凯蒂:你首先需要修复数据，让你能够从DNA存储中检索数据。然后你把你的请求发送给一家专门的公司，他们会合成你所要求的DNA并将其发送给你。然后，当你需要检索数据时，你首先放大DNA，给它排序，这就是读取数据的地方。然后，嘿，很快，你就拿回了你的照片，或者word文档，或者，如果你是一个世界著名的音乐团体——专辑。
Jossy -这是一项噱头技术，这并没有什么错，但这项技术在未来有可能变得非常重要和有竞争力。为此，存储DNA的成本应该大幅下降，存储和检索DNA的速度也应该提高。当这种情况发生时，一个巨大的产业就有可能发展起来。
在我研究过的所有其他形式的存储或通信中，当你以特定的顺序发送数据时，它也会以相同的顺序被检索。在DNA中不是这样，你把数据按一定的顺序放入汤中，当你取回它时，它会以随机的顺序返回，这就是我面临的挑战。我如何准备数据，使我以随机顺序检索数据时，我仍然能够返回你的照片，例如，像素不会被随机打乱。
凯蒂:这是一个挑战。成本和时间是其他因素。但乔西说，有些人认为DNa存储可以潜在地保护人类一些最有价值的数据。
乔西:这是一个技术末日的场景，基本上，人类将以某种方式自我毁灭，或者至少失去所有的技术能力。会有一个新的中世纪，我们基本上会回到最基本的技术，也许是因为一场战争。所以也许，一千年后，我们会有一个新的科技文明，他们会想出新的存储方法，但他们不一定会发展出和我们一样的方法，所以他们永远无法检索我们的磁存储或光存储信息。
然而，他们会有学习DNA的动机，因为它存在于自然界中;这不是我们想出来的。因此，如果我们使用模拟自然界发生的过程来存储我们的数据，我们的想法是，如果他们想要存档一些非常重要的东西，这些东西可能会在世界末日的情况下幸存下来，DNA存储是一个选择。尽管这是昂贵和缓慢的，但为了人类真正有价值的数据，这可能是值得的。
制造更环保的混凝土
与埃克塞特大学的Dimitar Dimov合作
全世界都在担心碳排放，而制造混凝土的水泥是最大的单一贡献者之一，每年占世界二氧化碳总排放量的5%到10%。这能被削减吗?埃克塞特大学的研究人员认为他们已经找到了一种方法，他们将石墨烯——构成石墨的物质:铅笔芯中的碳——加入到混合物中。乔治亚·米尔斯从发现者迪米塔尔·迪莫夫那里听到了更多……
迪米特:我们需要减少碳排放，我们需要使建筑行业更加环保。一种方法是减少每立方米混凝土的使用量:如果你能减少混凝土的使用量，你就减少了现场使用的材料量，因此，对水泥的需求就会减少。但是我们要怎么做呢?我们需要从根本上改变一些东西，以使混凝土更坚固，更耐用，能够承受目前世界各地的载荷规格。
乔治亚-你是怎么调查的?
Dimitar -我们正在通过水泥和混凝土引入神奇的纳米材料石墨烯，这导致强度增加，因此，我们可以减少每立方米使用的材料量。
Georgia -石墨烯是什么?它是如何产生这种效果的?
Dimitar -石墨烯来自石墨。
Georgia -铅笔上的东西?
迪米特:对，没错。石墨，或者铅笔:它的结构是由成千上万个相同的层相互粘在一起组成的;其中一层叫做石墨烯。你可以拉伸它，你可以弯曲它，它会保持原来的形状和大小，所以它几乎是坚不可摧的。因此，我想，好吧，那我们为什么不把迄今为止发现的最强的纳米材料和混凝土结合起来呢，这不是会让它更坚固吗?
Georgia -当你加入石墨烯时会发生什么?
它的抗压强度提高了140%，抗折强度提高了80%，最吸引人的特性可能是它的抗水性提高了400%所以，基本上，它使材料的透水性降低了。这很重要，有两个原因:首先，在世界各地，有些地区会受到洪水的影响，如果你有渗透性较差的材料，那么它的寿命就会延长，而且水是混凝土退化的主要原因之一。这意味着混凝土内部会随着时间的推移而退化当它受到雨水的影响时。所以如果你有一种渗透性较低的材料，那只会增加它的生命周期，这意味着更少的维护成本。
乔治亚-我猜是石墨烯:石墨烯是一种很强的材料，所以把它加到另一种材料中会增加强度。这是有道理的，但为什么它会影响它的耐水性呢?
Dimitar -这是个好问题。当我们加入石墨烯时，它会与水泥晶体结合。这些晶体，它们的大小和形状各不相同当它们与水反应时，它们就会生长在一起，形成一个基质。所发生的是石墨烯进来，它附着在这些晶体上，留下更少的空隙，留下更少的裂缝。这些晶体之间的机械联锁实际上增强了;它比以前好得多，这一切都发生在纳米尺度上;因此，当你有一个密度更大的矩阵时水就更难穿过材料。
乔治亚-对。所以当你有混凝土的时候，你有很多不同的小块，还有石墨烯，本质上，它就像一个很小很小的纳米蜘蛛进去，在里面织了一张网，在大的水分子进来造成破坏之前把它们抓住?
迪米特:对，没错。
乔治亚-那有什么好处呢?这听起来好得令人难以置信。
迪米特:总是有陷阱的。我只是还没有发现它，因为我还没有进行足够的测试来发现它，但从我所看到的来看，它非常有希望。在这个问题上还需要做更多的研究。
格鲁吉亚-在世界范围内扩大规模并实际投入使用有多容易?
迪米特:嗯，我所有的样品都是按照英国建筑标准进行测试的，所以很容易在现场应用。我们目前使用的方法每小时能产生超过100升的石墨烯，因为你把石墨烯做成粉末，放入水中，混合，就得到了石墨烯溶液。将石墨烯放入水中，与水泥和沙子混合制成混凝土。
如果你能想象如果你把它带到工厂，它可以很容易地扩大规模。这种方法非常简单，不需要使用任何昂贵的化学品，所以我认为它非常接近商业化。
脚踏实地:迷你真空泵
与伦敦帝国学院的斯图尔特·希金斯博士合作
斯图尔特·希金斯一直在探索旨在寻找火星生命的技术如何帮助清除机场的爆炸物。
斯图尔特-当太空科学技术降落到地球上会发生什么?
欢迎来到裸体科学家的《来到地球》。金宝搏app最新下载这部迷你剧探索了地球上正在使用的太空技术的衍生产品。我是斯图尔特·希金斯博士。
这一集:如何发展仪器来寻找火星上的生命，导致了一种微型泵，可以用于手持式爆炸物探测器。
数百万公里之外，目前正在火星表面行驶的是好奇号火星车。“好奇号”于2011年发射升空，不到一年后就降落在这颗红色星球上，它正在寻找火星上可能存在生命的迹象。其中一个迹象是有机化合物的存在;碳基分子可能是由生物过程形成的。为了确定这些物质是否存在，好奇号火星车携带了自己的微型质谱仪。
质谱仪是一种可以测定物质中不同原子和分子的相对数量的机器。它的工作原理是首先电离样品:电子从原子外部剥离，留下带电的原子，即离子。如果你让离子通过磁场，它们会受到一种力，这种力会使它们根据电荷和质量改变方向。质量越大，方向变化越小。
在质谱仪中，这种效应被用来使离子偏转到检测器中，从而产生电流。通过改变磁场的强度，不同质量的离子会在不同的时间撞击探测器，这样就有可能在样品中建立不同质量的图谱。然而，一个关键的要求是，质谱仪必须在真空中工作，以避免离子与空气分子发生碰撞。这在地球上没问题，因为我们有足够的空间和动力来运行大型抽水系统，但在火星上，他们需要一个更小的选择。
一家美国工程公司与美国国家航空航天局合作开发了一种微型涡轮分子泵。这是一个特殊的泵，从外面看，就像你在飞机上看到的喷气式发动机的迷你版。大多数普通泵是通过产生压力差来工作的。然而，在非常低的压力下，剩下的气体分子数量变得非常少，这种方法不再有效。相反，当泵上的射流状叶片旋转时，气体分子偶然进入，并迅速被叶片撞入泵内并离开系统。这种泵的微型版本现在在地球上的其他质谱仪中找到了新的生命。
如果你最近通过机场安检，你可能会看到工作人员从人们的包里取出棉签，然后把它们放进一台机器里。那台机器是质谱仪用来检测危险化学物质的痕迹。虽然这些机器仍然相对较大和笨重，但研究人员和公司正在努力寻找将为好奇号火星车开发的微型真空泵用于手持式探测器的方法。这就是为什么一个微型真空泵被用来帮助在火星上寻找生命，现在被用来开发手持爆炸物探测器。
是什么在困扰着英格兰南部的鸟类?
埃克塞特大学的马尔科姆·伯吉斯博士
至少有4000种鸟类是长途候鸟:它们在英国等地度过春天和夏天，在那里交配和养育后代，然后飞到温暖的地方过冬。但要想成功，这些鸟必须把它们的到来时间定在春天，这样它们就需要在春天大量繁殖毛毛虫来喂养它们的幼崽，而这恰好发生在树木第一次长出叶子的时候。然而，随着气候的变化，一些物种越来越多地犯了错误，而且来得太晚了。所以这是导致我们在英格兰南部看到的鸟类数量下降的原因吗?还是另有隐情?克里斯·史密斯采访了来自皇家鸟类保护协会和埃克塞特大学的马尔科姆·伯吉斯。
马尔科姆:我们试图找出不匹配的程度，也就是雏鸟最饿的时间和它们最喜欢的食物，也就是毛毛虫最容易获得的时间之间的不匹配。我们感兴趣的是，这种不匹配的程度在英国北部和南部之间是否有所不同。我们的论文表明，越往北，春天就越晚。
克里斯:你到底是怎么做这个研究的?你问的问题是什么?你是如何收集信息来解决这个问题的?
马尔科姆:我们实际上在看三个层面:我们在看橡树叶的出现，毛虫什么时候出现，什么时候最丰富，然后我们在看繁殖的时间和鸟类的繁殖成功。我们使用公民科学数据集来获取橡树叶子数据，我们使用人们提交给英国物候学网络的记录。
克里斯:那是什么?人们出去问那棵橡树长叶子了吗?
马尔科姆-没错。当他们第一次看到遍布英国的橡树发芽时，他们都在记录。
克里斯-那毛毛虫和鸟呢?
马尔科姆-毛毛虫有点难。但是我联系了一个叫肯·史密斯的人，他想出了一个非常简单的主意，用一个简单的种子盘收集毛毛虫的粪便，我们整个春天都把它放在英国各地树林里的橡树下。毛毛虫的粪便是圆柱形的，所以这意味着我们可以把它从落入陷阱的其他东西中分离出来，晾干并称重，从那里我们可以很清楚地看到，毛毛虫的高峰期是什么时候。
克里斯:那鸟儿来了怎么办?你是怎么记录的?
马尔科姆:我们看了两种候鸟，一种是蓝山雀，一种是大山雀，它们全年都在我们的林地里，另一种是迁徙的斑蝇。我们通过监测它们的巢穴来测量它们一年中的繁殖时间，作为英国鸟类学信托基金的巢穴记录计划的一部分，每年都有数千个这样的巢穴被监测，大部分都是由公民科学家监测的。我们可以利用这些来自英国各地的信息来量化小鸡孵化的产卵时间。当它们10天大的时候，是它们最需要食物的时候，也就是毛毛虫最容易觅食的时候。
Chris -把所有这些信息放在一起，会出现什么趋势;你发现了什么?
马尔科姆:我们发现北方的春天要晚一些，但重要的是，任何一年的不匹配程度在英国各地都没有变化，所以英国北部的人口和南部的人口一样不匹配。这一点非常重要，因为许多食虫鸟类和许多候鸟的减少在英国各地并不一致。英格兰南部的下降幅度更大这通常与错配理论有关，但重要的是，我们表明事实并非如此，还有其他因素导致了这些下降。
很明显，南方正在经历相当大的发展。所以你认为这是人口/发展/农业的影响，所有这些因素共同作用，它们正在影响环境，从而影响鸟类吗?
马尔科姆:这些东西肯定会影响到鸟类，是的。特别是再想想食虫鸟类，所有这些都不利于昆虫的获取。我相信我们中的许多人都记得，在我们年轻的时候，会有很多昆虫撞到我们的汽车挡风玻璃，这已经不再发生了。因此，是的，任何发展和农业集约化都已充分证明会影响食虫和以种子为食的农田鸟类。
什么是触觉?
利物浦约翰摩尔斯大学的Francis McGlone教授
我们称之为触觉的感觉到底是什么?我们是如何感受事物的?凯蒂·海勒采访了利物浦约翰摩尔斯大学的神经学家弗朗西斯·麦格隆，首先请他解释一下人体是如何感知触摸桌子这样的动作的……
弗兰西斯，我认为最容易理解的地方是皮肤里面有很多小麦克风，这些小麦克风基本上是对发生在皮肤表面的机械刺激进行编码。它们将其转换成电信号，然后传递到神经纤维。这些神经纤维是有髓鞘的，所以大多数人知道的触觉是通过有髓鞘的神经纤维传递的。所以信息进入大脑的速度比一级方程式赛车还快一旦你碰到什么东西或者什么东西碰到你，你马上就能感觉到，这些是低阈值机械感受器。
凯蒂-什么是髓鞘形成?
弗朗西斯:如果你愿意，髓鞘形成是一种进化的把戏。如果你需要快速完成某件事，那么你需要有髓鞘的神经，它基本上可以让信号快速到达大脑。运动神经是髓鞘最密集的神经因为如果你想移动，你就会立刻移动。如果你没有髓磷脂，那么在你想要移动和移动之间就会有一个延迟。所以我们看到了后果，当然，对于有脱髓鞘的疾病，比如多发性硬化症。
凯蒂-我明白了。那么这些不同的输入是什么呢?比如体温，疼痛，甚至痒吗?
弗朗西斯:身体感觉系统，皮肤感觉，实际上是多感官的。我们大多数人的触觉只是一种机械的感觉，但是皮肤上有大约20种不同类型的感受器，它们对温度、瘙痒和疼痛做出反应。所以从身体传来的一系列信息基本上告诉你皮肤上某些东西的质量。然后，在肌肉和关节中，我们有更多的机械感受器，它们基本上告诉你的大脑肌肉在运动或肢体在运动。
所以疼痛和瘙痒是由另一类叫做C纤维的神经纤维传导的。现在，C纤维是无髓鞘的，所以它们向神经系统发送信息的速度非常慢。所以有人会问，如果这些系统传输信息的速度如此之慢，它们还有什么功能呢?他们将这些信息转移到情感系统中来控制那些对他们来说更有情感品质的行为。事实上，我们有两种疼痛系统:一种是快速的，它能让你迅速离开，所以如果你把手指放在热板上，你会立即缩回来。这是第一个疼痛系统，保护你远离组织威胁性刺激。但如果你曾经这样做过，你就会知道几秒钟后情绪悸动、灼痛就会出现——这就是C纤维。
凯蒂:说到疼痛，那神经损伤呢?破坏这个特殊的系统会如何影响我们的触觉?在更广泛的意义上，我想，触摸，我指的是躯体感觉。
弗朗西斯:典型的C纤维损失是糖尿病神经病变，糖尿病患者。这些长神经纤维，尤其是那些使足部创新的神经纤维是最先受损的，糖尿病患者可能会失去触觉，事实上，他们也会失去痛觉感受器。因此，这些神经纤维会因糖尿病等疾病而受损。
凯蒂-好的。所以像温度、疼痛、瘙痒这样的输入，它们都通过一个相似的系统，但不同的纤维做出反应，以使这些信号进入神经系统，如果你愿意，进入大脑?
弗朗西斯:是的。再一次，我们回到那一点，C纤维在保护我们的过程中起着基本的作用，这种保护是由行为状态调节的，所以行为状态伴随着受影响的状态，所以它要么是奖励，要么是惩罚。
发展我们的触觉
Stephanie Koch博士，伦敦大学学院
我们最初是如何形成躯体感觉系统的?乔治亚·米尔斯采访了来自伦敦大学学院的玛丽·居里研究员斯蒂芬妮·科赫，她研究婴儿的体感系统是如何发展的。首先，乔治娅问道，婴儿什么时候开始能够感知触摸?
斯蒂芬妮-我们开始明白了。但把这个放在背景中，重要的是要记住，婴儿不像成年人，不能告诉我们他们什么时候经历了触摸或疼痛，所以研究人员和科学家们真的必须依靠行为线索和他们的反应。这些都是脊髓回路，本质上看脊髓回路，当我们观察这些我们可以看到婴儿一出生，他们就开始对触摸和疼痛做出反应随着发育变化的是他们对触摸和疼痛的敏感性。婴儿对触摸和疼痛非常敏感，随着年龄的增长，这种敏感会逐渐减弱。
乔治亚——我注意到，我小的时候，荨麻总是很疼。我们知道这些系统是如何发展的吗?
斯蒂芬妮-我们有点头绪了。很有趣的是，触觉和疼痛都是从经验中学习的，这些体感系统，像视觉，像听觉系统。但是，以一种非常独特的方式，它们不会从自己的感觉模式中学习，所以看起来触觉实际上是从自发的运动中学习的，比如肌肉抽搐，而疼痛是通过触摸的经验来学习的。这真的很有趣，因为生物学已经进化到让我们知道什么是疼痛，而不必让婴儿经历所有这些潜在的有害经历。
格鲁吉亚-哇!这似乎很违反直觉。你会认为痛苦会带来更多的痛苦。
斯蒂芬妮-对，没错。
那么婴儿是如何依靠触摸来正常发育的呢?
斯蒂芬妮:我们在临床研究和动物研究中都看到皮肤与皮肤的接触对婴儿和动物的正常发育至关重要，无论是长期的还是短期的。我们知道这些触觉回路对于疼痛的正常成熟是非常重要的，比如，触觉在运动中是被动的也在互动中是主动的。这种触碰使疼痛回路在生理上和生物上形成，这样作为成年人，我们就能识别出什么是疼痛刺激，并本能地避免它，保护自己。
乔治娅:这一点很重要，这样我们就不会被烫掉手指之类的事情。有没有人做过这样的研究，看看如果你完全失去了接触会发生什么?
斯蒂芬妮:很明显，我们不能对婴儿和人类这样做。大多数研究都是在动物身上进行的，如果你完全剥夺它们的触觉那么你就阻碍了疼痛的发展。即使这些动物长大了，它们也能像新生儿一样感受到疼痛，所以它们对疼痛的阈值很低，而对触觉的敏感度却很高，这向我们展示了触觉对疼痛回路本身的发展有多重要。
乔治亚-这就是剥夺。如果婴儿确实有过痛苦的经历;例如，早产儿可能需要接受手术或类似的事情，我们知道这是什么吗?
斯蒂芬妮:我们开始有更多的想法了。我们一直在讨论经验是如何在以后的生活中建立触摸和疼痛体验的必要条件，以及我们将如何建立我们的阈值。所以通常情况下，你和我将能够有关键的设置，这将允许我们体验世界，因为我们没有。在某些情况下，就像你说的，比如早产儿，他们一生中会反复接受手术干预，这意味着他们的体感体验会被改变。对这些婴儿的跟踪研究表明他们的疼痛阈值在他们的余生中都有所改变，在某些情况下，这些婴儿的疼痛阈值更高一些情况下，他们的疼痛阈值更低。我们并不完全理解这其中的含义，但这是一个活跃的研究领域，研究起来非常重要。
乔治亚-对。那分娩本身呢因为很明显我们总是说分娩对母亲来说有多痛苦，那婴儿呢?
斯蒂芬妮:我认为这是一个非常有趣的概念。我们不完全知道，我也不确定我们该怎么调查。但很明显，出生本身对孩子来说是一种感官体验，我认为我们关注的是婴儿是如何被带到这个世界上的，以及这如何让他们能够对周围的环境做出反应。
过敏:当触摸过多时
Paul Heppenstall博士，欧洲分子生物学实验室，罗马
身体接触对我们的发展很重要。但对一些人来说，温柔的抚摸可能对另一些人来说是非常痛苦的。异常性痛觉或过敏会使人衰弱——即使是一根头发在皮肤上摩擦也足以引起相当大的疼痛。那么我们能做些什么呢?好消息是，一种潜在的光疗法有望减轻小鼠的这种过敏反应。Georgia采访了罗马欧洲分子生物学实验室的Paul Heppenstall。保罗首先解释了超敏反应可能是神经性疼痛的一种症状……
保罗-神经性疼痛是一种由神经系统损伤引起的疼痛，这种疼痛可能来自创伤，事故或代谢疾病，如糖尿病或化疗。这实际上影响了很多人;大约7-8%的人有某种形式的神经性疼痛。它有很多不同的症状:持续不断的疼痛，对触摸过敏，对寒冷过敏。这些疼痛是慢性的，会持续很长时间，通常是一辈子。
乔治亚-我们知道为什么人们对触摸敏感吗?理论是什么?
保罗:有两种可能:一种是痛觉神经元变得更加敏感，这样它们就能探测到轻触;另一种可能性是轻柔的触觉感知神经元以某种方式改变了它们在大脑或脊髓中的连接，然后它们引发了痛苦而不是快乐。这个争论已经持续了很长一段时间，这就是我们试图解决的问题。
Georgia -我们现在能做些什么吗?
保罗:目前这种疼痛很难治疗，所以大多数治疗疼痛的传统方法，比如阿片类药物和吗啡，对这种疼痛都不起作用。有时会使用抗癫痫药;在这些情况下，它们也不是特别有效。大约三分之一的人在服用这些药物后，疼痛有所改善，当然，这些药物也有非常可怕的副作用。
乔治亚-对。那你是怎么调查这件事的?
保罗:我们从识别一种神经元开始，这种神经元负责检测最轻微的触摸。我们已经证明了这种类型的神经元对神经性疼痛的机械超敏反应负责。此外，我们设计了一种方法，可以在神经性疼痛时关闭这个神经元，关闭它，停止这种情况下的机械超敏反应。
乔治亚-对。那你是怎么做的呢?
保罗:通过寻找皮肤中不同神经元群的分子标记。然后我们用这些老鼠做了转基因老鼠，让我们可以操纵这些神经元，要么打开它们，要么关闭它们。一旦我们做到了这一点，我们就可以观察老鼠的行为，看看当我们打开或关闭这些神经元时，它们的行为会发生什么变化。
Georgia -现在我们知道哪些神经元负责这个了我们能做些什么吗?
保罗:是的。下一步是能够通过药物手段关闭这些神经元，而不是使用转基因动物。这就是我们一直在尝试做的，我们已经开发出一种方法，我们可以将一种化学物质注入皮肤，将光线照射到这种化学物质上，然后关闭这些神经元，关闭机械超敏反应。
乔治亚——听起来太棒了。但这到底是怎么回事呢?
保罗:我们发现了一种自然产生的分子，当你把它放入皮肤时，它只会与这些神经元结合。我们把这个分子——它是一种蛋白质，我们对它进行了改造，并在它上面附着了一种所谓的光敏剂。如果你把光照射到光敏剂上，它就会释放出自由基，并摧毁周围10纳米内的一切物质。所以我们可以把它放到蛋白质的背面，放到皮肤上;它附着在神经元上。然后我们可以把光照射到皮肤上，它会剪掉皮肤中这些神经元的末端，使它们收缩，这样它们就不再感觉到作用在皮肤上的力。
乔治亚-当你这样做的时候，你能看到动物的疼痛减轻了吗?
保罗:我们看到了很大的减少:动物基本上恢复正常，这种情况在一次治疗后持续了大约三周。
乔治亚-对。所以通过剥夺老鼠的这种触觉，你同样消除了伴随而来的慢性和可怕的疼痛?
保罗-没错。我认为这是一种权衡。它的美妙之处在于你可以瞄准一个非常小的区域只把光照在疼痛的地方。所以你身体的其他部位仍然有正常的触觉敏感性但你会失去疼痛的部位。
乔治亚-好的。那么你的工作向我们揭示了什么呢?
保罗:首先，它确定了负责这一过程的神经元。我们现在已经掌握了这些神经元，我们可以试着找出它们是如何工作的。其次，这种通过光照去除它们末端的方法可能适用于许多其他类型的感觉障碍，比如控制瘙痒或控制其他不同类型的疼痛。
Georgia -你认为这在物流和价格方面的可行性如何，并且在科学上扩大到人类使用?
保罗:现在还处于早期阶段。对我们来说，令人鼓舞的是，它起作用了，我们从未见过任何东西如此有效。我们现在要对这种方法做很多安全测试。我们需要知道它本身是否会引起炎症。也许它本身也会引起一段时间的疼痛。我们需要能够扩大规模并生产这种化学物质。这是我们正在生产的一种蛋白质，当然，这是一个挑战，以合理的水平制造。但考虑到这些结果，我们认为这是值得的，这就是我们前进的方式。
Georgia -你认为这项研究已经结束了这场争论吗?
保罗-我们已经证明，如果我们移除神经元，老鼠就不会有神经性疼痛，但是，如果我们激活神经元，它们就会有神经性疼痛。所以我认为这两者都是我们所说的功能增益和功能丧失实验，所以我认为他们确实证实了这一点。
温柔的触摸——完美拥抱的科学
利物浦约翰摩尔斯大学的Francis McGlone教授
触摸刺激对发育中的婴儿非常重要，但它的重要性还不止于此。身体接触在我们的一生中都扮演着重要的角色，包括进入老年。随着我们越来越虚拟的世界给我们带来许多好处，也许缺乏身体接触可能是一个缺点。凯蒂·海勒接受了弗朗西斯·麦格隆的采访，她首先问我们是否生活在一个比以前更少触觉的世界里……
弗朗西斯-根据我的经验，可能是的。我认为现代科技称自己为“社交媒体”，但实际上它是非常反社交的，因为现在人与人之间很少有身体接触，而是通过触摸屏进行的。所以，就我们的社交方式而言，身体接触可能会减少。
凯蒂-为什么触摸对我们的健康很重要?
弗朗西斯:当我之前描述触觉时，我描述的是大多数人都知道的触觉。这种触觉是由所谓的快速髓鞘神经纤维编码的，所以当有人触摸你时，你会立即感觉到。但是，在20世纪80年代末90年代初，在人类皮肤中发现了另一种触觉神经，它是一种C纤维。我们之前听说过C纤维。C纤维是伤害感受器;这些神经纤维编码瘙痒和疼痛，它们以步行的速度将信息缓慢地传递到大脑中。所以它们在改变你适应世界上正在发生的事情方面没有任何作用。
20年来，我们一直在研究这种C纤维，它对温柔的触摸有反应，并且已经建立了一系列的研究，了解到当你被拥抱、抚摸或爱抚时，这种神经纤维基本上会被激活。我认为，它可能是我们在发育过程中乃至整个生命过程中最重要的神经纤维之一，因为它基本上驱动着母亲和婴儿或两个人之间身体接触的奖励。
凯蒂-很容易理解为什么对疼痛做出反应是很重要的。你有一个可能很危险的刺激，所以不要碰那个东西。从进化的角度来看，为什么温柔的触摸很重要?
弗朗西斯:如果我们看看这些C纤维，我们就知道C伤害感受器是生存的基础。我们知道C多受体是生存的基础我认为C触觉传入同样是生存的基础因为它促进了身体接触和社会分组的好处。
顺便说一下，这三种C纤维在快速纤维之前进化。第一个倒下的系统基本上是保护，一旦你有了这些系统，你就可以离开你的岩石，开始探索。所以C型触觉是驱动社会接触的主要因素。
凯蒂:触摸并不只是对孩子来说很重要，对吧?重要的是要提到生命的其他阶段和老年人。
弗朗西斯:哦，当然，在整个生命周期中。有科学证据表明，在敬老院，老人只要被轻拍一下肩膀，就会吃更多的食物——这被称为点石成。所以，是的，在整个生命周期中，这些C触觉事件在参与人类之间的社会互动中发挥着重要作用。我们做得越少，我认为就会有代价。
凯蒂-如果我因为过了糟糕的一天而得到朋友的拥抱，这在情感上让我感觉更好。但这是为什么呢?为什么触摸会有如此强烈的心理影响?
弗朗西斯:嗯，这基本上是因为对轻柔的触摸做出最佳反应的神经纤维是C纤维。我们之前说过快速触摸神经，它告诉你有东西触摸了你的身体，但C纤维基本上投射到大脑中处理情感的区域。典型的C纤维存在于伤害感受器中，所以疼痛如此令人痛苦的原因是C纤维投射到产生情感状态的大脑区域。C触觉传入神经，这种温柔的触觉神经，也连接到处理情感的大脑网络中，所以它们编码了我们在被拥抱、抚摸或拥抱时产生的亲密情感状态。
凯蒂-温柔的触摸有一定的频率吗?是什么让触摸变得温柔?
弗朗西斯:确实有。我们记录下这些神经纤维。我们拥有国内唯一一个使用微神经摄影技术的实验室。我们把一个小电极放到神经束里，然后我们可以记录C触觉传入。当我们最终得到一个时，如果你抚摸它的感受区，它会调整到一个特定的速度，基本上大约是每秒3到5厘米的抚摸速度神经纤维会达到最佳的放电速度。如果你走得快或慢，神经纤维的反应基本上就会减弱。
现在，如果你在一个心理物理实验中问人们，你在皮肤上再次产生不同的抚摸速度，他们会说大约每秒3到5厘米比每秒30厘米或小于1厘米的速度更令人愉快。
凯蒂-我和乔治亚在演播室练习…
弗朗西斯-互相抚摸。
凯蒂-哇，太神奇了。
弗朗西斯:这是一个美丽的系统。第一个神经元对你抚摸婴儿或伴侣时的抚摸速度做出最佳反应。
凯蒂-所以这基本上就是完美拥抱的公式?
弗朗西斯:当然!我的意思是，这些神经纤维对轻柔的抚摸做出最佳反应，但它们也会对轻柔的静态触摸做出反应。但最理想的是，比起身体接触，他们更喜欢在皮肤上抚摸的东西。
Georgia - Francis，我有一个简单的问题:为什么有些人喜欢这种感觉，而另一些人如果你用手指沿着他们的手臂滑下去他们就会失去理智，蜷缩成一个球，因为这太痒了?我们知道为什么有些人就是无法应对吗?
弗朗西斯:嗯，我可能是我父母在50年代带大的受害者，那时拥抱并不是一件特别常见的事情。父母和孩子之间的身体接触会对孩子的发育产生影响。有些人不喜欢被刺激或被触摸，而其他人则欲求无穷，但我认为这在很大程度上可能是一种体验。这是我们的理论之一，忽视对正在发育的社会大脑是毁灭性的。
商店的触感
与安格利亚鲁斯金大学的凯瑟琳·詹森-博伊德博士合作
视觉和嗅觉等感官刺激可以成为强大的营销工具，那么触觉也可以吗?凯蒂·海勒和安格利亚鲁斯金大学的消费者心理学家凯瑟琳·詹森-博伊德一起逛了逛百货公司，想找出为什么对商店来说，触摸是一门大生意……
凯瑟琳:在营销技巧方面，人们试图实现的是，他们希望人们在商店环境中触摸产品和商品。它改变了人们的看法。一开始，你会觉得某样东西是属于你的，你拥有了你实际接触到的东西，这实际上意味着它增加了购买的可能性。
但同时，它也在试图增强某样东西给人的某种感觉——也许是奢侈的，这样你就更愿意花钱了。但是，同样地，你可能只是想让人们被吸引到一个特定的物品上，这样他们就更有可能买这个而不是竞争对手。所以如果你让某样东西看起来很容易触摸，那么人们就更有可能去触摸那个特定的东西。
凯蒂:我想我们应该避风，到这家百货公司里去看看我们能买到什么……
凯瑟琳-好吧。
凯蒂——老实说，每当我走进这样的商店，我就会到处摸东西!
凯瑟琳:这很常见。你不是一个人。
凯蒂-我不是一个人吗?
凯瑟琳-不。很多人对触摸都有真正的需求，这就是你所描述的。尤其是那些消费者，他们会四处走动，触摸任何他们认为可能想要仔细观察的东西。
凯蒂:很容易看出你想要理解衣服的触感，因为你把它们穿在皮肤上。在包装或展示等方面，它可能变得不那么明显。为什么触摸很重要?
凯瑟琳:因为类似的原因。一开始，它纯粹是为了吸引别人去触摸它，这样他们就会想买它，然后它就会加强一些东西。所以如果你有一个香水盒上面有某种特定的纹理，这可能会给你一种奢侈的感觉，也许它会给你一种便宜的感觉，通常这些盒子反映了实际的价格和香水想要描绘的形象。
凯蒂-哦，好的。那么花式，豪华的盒子-花式豪华香水?
凯瑟琳:当然。
凯蒂:我们能看几个展示品吗?我们现在要去买衣服了。这很常见，你在很多服装店都能看到:衣服挂在架子上，但也有一张桌子，比如，你可以把牛仔裤叠起来，然后你可以上去摸它们。
凯瑟琳:是的，我们是。现在我们有了一个店员，他可能会看着我们——我们会知道会发生什么。但实际上，你展开一些东西，它们被折叠起来，所以你不能完全看到它们。
凯蒂——你刚刚打开了一条非常好看的白色牛仔裤。
凯瑟琳:是的，我有。看到这些颜色，你可能会想，哦，这些颜色很吸引人，但实际上，要想看到它是什么样子，你需要把它们打开。再一次，这增加了你购买它们的可能性，因为你刚刚在心理上拥有了它们。你会想，哦，它们看起来不错，让我们试着找到我的尺寸。
凯蒂——我们已经逛到了儿童玩具区，有一件特别的东西引起了我们的注意。这是一个专为三岁以上儿童设计的贴纸盒，尽管上面有很多有趣的图片，但它给人的感觉也很有趣。
凯瑟琳:是的。这是因为那些在视觉上被某样东西吸引的孩子会爬上去摸它。触觉是在子宫里发育的第一感觉，当孩子出生时，他们用触觉来探索事物。我相信你们都知道，新生儿的视力会受损等等所以他们真的是通过身体来体验事物的。当然，如果你观察它们是什么时候开始爬行和移动的，它们通常会往上爬，触摸看到的所有东西。这是因为他们需要通过触觉来理解事物，因为触觉是他们的主要感官。
现在的情况是，随着孩子长大，大约在9岁到11岁之间，你的大脑在视觉和触觉之间有一个融合，视觉实际上接管了，并成为一种主导感觉。话虽如此，我们从科学上不知道的是你之前说过，但你之前说过有些人非常受触摸驱动我们不知道这种趋同是否发生在每个人身上。所以在神经科学的少量研究中证明了这确实会发生。这就是为什么你描述的这个盒子如此有趣的原因因为你几乎可以保证一个孩子会走过去感受质地的不同直到他们说了一千遍“需要这个，需要这个，需要这个”这个可怜的父母会保证买了这个盒子就走了。
凯蒂——网上购物似乎越来越普遍了，你可以这样挑选商品。所以，如果触感对消费者行为如此重要，这不是有点问题吗?
凯瑟琳:是也不是。这也取决于你实际需要多少触觉。我们知道，对触摸有高度需求的人更有可能把东西退回去，但你可以为对触摸有高度需求的消费者克服这一点，你可以为他们更详细地描述事物。告诉他们事情的真实感觉。不要说感觉理所当然，要解释为什么感觉理所当然。它和什么相比呢?它像砂纸吗?这样他们就能真正理解那是什么感觉。但是，再一次，你可能不想在网上为消费者创造不寻常的体验，当它到达家里时，因为，再一次，如果他们有期望，而你没有满足他们，退货的可能性就会增加。所以在这些特殊情况下，一致性比惊喜更重要。
凯蒂:从技术上讲，有没有什么方法可以真正地传达产品的感觉，即使它不在你面前?
凯瑟琳:目前还不可靠。我知道有一群法国研究人员正在研究这个问题，他们正在努力创造一种触觉垫，一种你可以有效触摸的小板，你可以感觉到东西的感觉。我认为他们离完成这项工作还差得远。英国南部的一所大学也在寻找某种反馈，关于事物的感觉。所以有很多人在研究这个。
超级触角:强大的白蚁
牛津大学的贝丝·莫蒂默博士
在我们关于动物超级传感器的最后一篇报道中，牛津大学的贝丝·莫蒂默提出了她对真菌白蚁的看法……
贝丝——许多动物的触觉包括探测表面的振动，但我认为超级传感器是一种小型无脊椎动物，它能做到这一点，尤其令人印象深刻——名字很吸引人的真菌生长白蚁(Macrotermes natalensis)。
这些白蚁生活在画廊里，这是一种精心设计的结构，具有精细的环境控制，最高可达9米高。当捕食者攻击蚁群时，它们的振动感就会发挥作用。当受到攻击时，士兵们会用头撞击地面，产生沿走廊墙壁传播的振动。其他白蚁对这些信号很敏感。士兵们将以击鼓回应;这就产生了一种墨西哥波的振动，放大了信号，这样就能到达更多的白蚁。
赋予它们超级传感器地位的是它们检测振动方向的能力。工蚁会远离震动源，而兵蚁则会向震动源移动。检测振动的能力依赖于检测不同地方感官之间的差异;例如，一只耳朵比另一只耳朵听到更大声或更早的东西。
白蚁通过它们的腿来感知振动，但它们腿之间的距离不到16毫米。这就提出了一个问题:它们如何克服体积小的限制?德国波鸿市鲁尔大学的研究人员设计了一个聪明的实验来回答这个问题。
白蚁被放置在一个分开的平台上，在那里它们身体两侧腿上的振动可以独立控制。研究表明，白蚁能察觉到它们两腿之间的时间差，所以它们身体中探测到振动的那一边首先指向震源。白蚁非常敏感，能够检测到0.2毫秒的时间差。因此，这些白蚁的感官系统补偿了它们的小尺寸，说明小并不妨碍你在触摸方面成为超级传感器。
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