15-5 身体感觉:疼觉和温觉(AGI基础理论)

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不同AGI的研究路线对比简化版:《AGI(具身智能)路线对比》,欢迎各位参与讨论、批评或建议。

一.疼觉(GoldsteinBrockmole(著),张明(译),2018;闫剑群(主编),2015;Shumway-CookWoollacott(著))

1.概述

疼觉是由于伤害性刺激达到一定程度时引起的感觉,是有机体遇到伤害时的报警信号,同时也会引起负面的情感体验。疼觉可分为躯体疼和内脏疼,躯体疼又包括发生在皮肤上的体表疼和发生在关节、骨上的深部疼。伤害性的疼痛是指,对皮肤组织的损伤或者对潜在危险反应时,痛觉感受器产生的疼痛。不同的痛觉感受器对不同的刺激(包括热的、化学的、强大压力的、冷的等)进行反应。

2.模型

早期研究者用疼痛的直接路径模型讨论疼痛。依据该模型,当皮肤中的疼痛感受器受到刺激时,它们直接向大脑传递信号,从而便发生了疼痛(MelzackWall,1965)。但是还模型存在一些问题:(a)从严重伤口中体验不到疼痛,比如许多美国大兵在第二次世界大战的"鹅卵石行动"中受伤,但战士们没有从大面积伤口中感受到疼痛;(b)没有信号传递给大脑时也能知觉疼痛,比如是幻肢现象,即被截肢的人会继续体验到肢体存在。这说明,疼觉的传递可以不使用痛觉感受器。

另外一个疼觉模型是闸门控制模型了(Melzack和Wall,1965)。该模型认为,疼觉除了能由"疼觉感受器-脊髓-大脑"产生,还存在几条通路。该模型中脊髓的灰质后角的细胞构成模型的闸门开关(图中用红色和蓝色圆)。如图1所示,沿着三条路径输入闸门开关:

(a)痛觉感受器。痛觉感受器激活时,会将刺激信号发送到传递细胞,同时刺激信号也会传递到闸门开关(+),然后增强信号被传递到到传递细胞,增加传递细胞的放电。传递细胞活动的增加将会导致更多的疼痛感。

(b)机械感受器。机械感受器传递非疼痛的触觉刺激信息。当非疼痛的触觉刺激信息会被传输到传递细胞,也会传递到闸门开关(-)产生抑制信号,当抑制信号传导到传递细胞时,"关闭闸门"会减少传递细胞的放电,因此降低了疼痛的强度。

(c)中央控制。期望、注意和分心等认知功能信息从皮层向下传递信号。和机械感受器一样,从大脑中带来的信息也会关闭闸门减少细胞活动的传递,从而减少疼痛。

图1

3.自上而下通道对疼觉的作用

现代研究表明,人的期望和注意都可以影响疼痛。

(1)期望

研究表明,当要求具有病理性的病人服用一种实际没有止痛效果的安慰剂来代替止痛药时,这些病人中的很多人体验的疼痛得到了缓解。病人以为他们吃的是止痛药,实际上并不是(Finniss和Benedetti,2005;Weisenberg,1977)。用没有治疗效果的代替药物产生疼痛减轻的效应被称为安慰剂效应,其关键是病人相信代替药物具有有效的治疗作用。

(2)注意

分散注意可以减轻疼痛。其例子是James Pokomy的例子,在他修理汽车燃料箱时发生了爆炸,导致他全身超过42%的面积烧伤。在华盛顿烧伤中心换绷带时,他带了一个黑色塑料头盔,里面装了计算机显示器,他可以看到三维虚拟世界里呈现的虚拟厨房,里面有一只虚拟的蜘蛛,他可以追赶蜘蛛到水池...(Robbins,2000)。这种"游戏"的目的是通过将注意从绷带转移到虚拟世界,从而来减轻疼痛感。Pokomy报告说:"当集中注意在疼痛外的其他事情上时,疼痛的程度显著下降"。

二.温觉(闫剑群(主编),2015;Shumway-Cook和Woollacott(著))

温度觉感受器包括热感受器和冷感受器。热感受器的温度激活范围是30度到46度,当皮肤的温度越高,感受器的放电频率越高。如果温度超过46度时,热觉会消失取而代之的是疼觉。冷感受器的激活范围为10度到40度,当温度低于30度时,冷感受器的放电频率会随着温度的变冷而升高。

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