Почему реакция на щекотку одинакова у всех людей на Земле, но пощекотать себя невозможно? Ученые раскрыли настоящую причину

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Наука и космос

Каждый человек знает, что такое щекотка. Это ощущение трудно перепутать с чем-то другим: при попытке пощекотать бока или стопы мы непроизвольно смеемся, извиваемся и пытаемся закрыть уязвимое место. При этом попытаться пощекотать самого себя невозможно — мозг мгновенно блокирует реакцию.

Несмотря на повседневность этого явления, ученые и философы более двух тысяч лет не могли прийти к единому мнению о том, как устроена щекотка. Аристотель считал, что дело в нежности и тонкости человеческой кожи. Чарльз Дарвин предполагал, что щекотка возникает в местах, которые реже всего участвуют в повседневных прикосновениях. В XX веке популярность получили теории, связывавшие щекотку с защитой жизненно важных органов в бою или с интимным поведением.

Цифровая карта тела и лаборатория, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Исследователи из Радбудского университета в Нидерландах и Каролинского института в Швеции опубликовали в научном журнале Nature Human Behaviour масштабное исследование. Они провели цифровое картирование чувствительности человеческого тела и с помощью алгоритмов анализа данных впервые проверили все существующие гипотезы.

Результаты опровергли большинство старых представлений, и показали, что щекотка — это отдельный, жестко закодированный механизм нашей нервной системы, развившийся в процессе эволюции.

Два вида щекотки: о чем именно идет речь

В физиологии и психологии принято четко разделять два совершенно разных типа щекотки. Для каждого из них в науке есть свое название.

Первый тип называется книзмесис. Это легкое, почти невесомое касание кожи — например, когда по руке ползет насекомое или человека слегка касаются пером. Оно не вызывает смеха. Вместо этого возникает ощущение зуда или легкого раздражения, и у человека появляется естественное желание смахнуть источник раздражения или почесаться.

Второй тип называется гаргалезис. Это именно та интенсивная щекотка, которая вызывает смех, крики, защитную реакцию и попытки оттолкнуть другого человека. Для ее возникновения требуется ощутимое, ритмичное надавливание на определенные участки тела.

Именно гаргалезис представляет собой главную научную загадку. Почему воздействие, которое человек воспринимает как нечто неприятное или даже угрожающее, заставляет его смеяться? И почему чувствительность распределена по телу неравномерно? Именно этот тип щекотки изучили авторы работы.

a, b — Подавляющее большинство участников испытывали щекотку в течение жизни — как в роли того, кого щекочут (a), так и в роли того, кто щекочет (b). Каждый квадрат обозначает одного респондента. Цвета соответствуют языковым группам: красный — китайская, оранжевый — нидерландская, синий — греческая. Серые квадраты — участники без подобного опыта. c — Облако слов: наиболее частые выражения при описании щекотки (размер шрифта отражает частоту упоминания). d — Хордовая диаграмма: показывает совпадение ключевых слов и описаний во всех трех культурах. e — Поведенческие реакции на щекотку, идентичные для всех культурных групп. f — Уровень субъективной щекотливости участников (данные 441 человека). Черные точки — крайние отклонения (выбросы). g — Социальный контекст: чаще всего людей щекочут члены семьи и друзья, чуть реже — романтические партнеры. Случаи в профессиональном контексте (например, непреднамеренно при осмотре врачом) крайне редки. h — Возраст щекочущих: в детстве людей чаще щекочут старшие или сверстники, а во взрослом возрасте — преимущественно сверстники. i, j — Частота опыта: как в роли того, кого щекочут (i), так и того, кто щекочет (j), частота взаимодействия в детстве существенно выше, чем во взрослом возрасте. k, l — Оценка ощущений того, кого щекочут: большинство считает процесс приятным (k), хотя заметная часть респондентов оценивает его как неприятный (l). m, n — Оценка ощущений того, кто щекочет: абсолютное большинство находит процесс приятным (m), негативные оценки практически отсутствуют (n). o, p — Восприятие боли: щекотка не воспринимается как боль ни в роли того, кого щекочут (o), ни в роли того, кто щекочет (p). q — Оценка социальных функций щекотки: во всех культурах ее видят как инструмент укрепления дружбы, семейных связей и романтики, хотя отношение к тому, действительно ли человек наслаждается смехом при щекотке, остается неоднозначным.
Автор: Xiong, Z., Kilteni, K. Источник: www.nature.com
Пять главных гипотез: во что верили ученые до сих пор

На протяжении столетий исследователи предлагали разные объяснения тому, почему одни участки нашего тела крайне чувствительны к щекотке, а другие практически на нее не реагируют. До настоящего времени эти гипотезы существовали в виде умозрительных предположений, поскольку никто не проверял их на больших группах людей с использованием точных анатомических данных.

Все гипотезы можно разделить на пять основных групп:

  1. Физиологическая гипотеза (плотность нервных окончаний). Согласно этой идее, наиболее щекотливыми должны быть те участки тела, где находится больше всего нервных рецепторов, отвечающих за осязание.
  2. Гипотеза Аристотеля (толщина кожи). Великий древнегреческий мыслитель полагал, что реакция на щекотку зависит от толщины эпидермиса. По этой логике, чем тоньше и нежнее кожа на конкретном участке, тем сильнее должен быть смех.
  3. Боевая гипотеза (защита уязвимых мест). Сторонники этого подхода утверждали, что щекотка — это эволюционный механизм тренировки. Тело заставляет нас защищать зоны, где пролегают крупные артерии или находятся жизненно важные органы, повреждение которых в бою или при нападении хищника смертельно опасно.
  4. Гедонистическая гипотеза (связь с эрогенными зонами). Эта теория связывала щекотку с подсознательным получением удовольствия. Предполагалось, что карты щекотливых мест и эрогенных зон должны совпадать.
  5. Гипотеза Дарвина (дефицит повседневных прикосновений). Чарльз Дарвин утверждал, что реакция зависит от нашего опыта: щекотливы те зоны, к которым мы сами или другие люди прикасаемся меньше всего в обычной жизни.
Как проходил эксперимент: интерактивная карта тела

Чтобы проверить каждую из пяти гипотез, ученые провели исследование с участием 448 добровольцев в возрасте от 18 до 30 лет. Чтобы исключить влияние культурных особенностей и воспитания, участников набрали из трех абсолютно разных стран: Китая, Нидерландов и Греции.

Каждому участнику предложили пройти специальный цифровой тест. На экране компьютера отображались детальные силуэты человеческого тела спереди и сзади, состоявшие из 91 617 точек (пикселей).

Задачей участников было подробно закрасить на этих силуэтах зоны своего тела в соответствии с разными типами ощущений:

  • где им щекотно, когда их щекочут члены семьи или друзья;
  • где им щекотно, когда их щекочет романтический партнер;
  • где они чувствуют физическую боль;
  • какие зоны наиболее чувствительны к обычному тактильному касанию;
  • какие участки тела приносят физическое удовольствие при глажении;
  • к каким частям своего тела они чаще всего прикасаются сами в течение дня;
  • к каким частям их тела чаще всего прикасаются окружающие.

Полученные цифровые карты обработали с помощью математических алгоритмов и машинного обучения. Это позволило создать невероятно точную, усредненную карту чувствительности человеческого тела.

a, b — Карты чувствительности к щекотке от членов семьи или друзей (a) и от романтического партнера (b). Во всех трех культурах наблюдаются одинаковые паттерны: ключевыми зонами являются шея, подмышки, живот и подошвы стоп. При взаимодействии с партнером к ним добавляется паховая область. Белые контуры выделяют статистически значимые области (показатель q < 0,05). c — Схема работы алгоритма машинного обучения (PLS). Для каждого участника карты щекотки объединялись и сравнивались со всеми остальными типами ощущений («не-щекотка»). Модель обучили распознавать паттерны щекотки и проверили ее точность как между разными культурами, так и между отдельными людьми. d, e — Графики точности работы алгоритма (ROC-кривые). Модель с высокой точностью отличает карты щекотки от любых других ощущений — как при сравнении разных культур (d), так и между отдельными участниками (e). Затененные области — доверительные интервалы (95%), пунктирная линия — уровень случайного угадывания. f — Итоговая карта коэффициентов алгоритма. Положительные значения (теплые цвета) указывают на зоны, определяющие щекотку, а отрицательные — на участки, предсказывающие ее отсутствие. Белые контуры выделяют наиболее значимые пиксели (q < 0,05). g — Шаблоны («маски») главных щекотливых зон человеческого тела: подмышек, боковых поверхностей живота и подошв стоп. h — Эксперимент с искусственным маскированием: удаление информации о главных щекотливых зонах (Hotspot) резко снижает точность алгоритма по сравнению с исходной картой (Intact). При этом удаление такого же количества случайных пикселей по всему телу (Random) на точность не влияет. i — Результаты 1000 проверок со случайным удалением пикселей: маскирование главных щекотливых зон всегда снижало точность модели, что математически доказывает их определяющую роль в восприятии щекотки.
Автор: Xiong, Z., Kilteni, K. Источник: www.nature.com
Что показал компьютерный анализ карт

Первый и главный вывод исследования: карта щекотки у всех людей абсолютно одинакова, независимо от того, где они выросли — в Азии или в Европе. Статистический анализ показал почти полное совпадение данных у китайцев, голландцев и греков. Это доказало, что реакция на щекотку не является культурным продуктом или результатом привычек — она зашита в физиологии человека на биологическом уровне.

Второй вывод: щекотка оказалась абсолютно самостоятельным видом ощущений. Компьютерная модель легко отличала карту щекотки от карт боли, обычного осязания или физического удовольствия. Это опровергает представление о том, что щекотка — это просто «очень сильное прикосновение».

Анализ точно определил главные центры щекотки на человеческом теле (так называемые «горячие точки»):

  • подмышечные впадины;
  • боковые поверхности туловища и область ребер;
  • подошвы стоп.

При взаимодействии с романтическим партнером к этим зонам добавлялась паховая область и внутренняя сторона бедер.

Чтобы проверить, насколько важны эти «горячие точки», исследователи провели цифровой эксперимент: они искусственно удалили подмышки, бока и стопы из компьютерной модели. После этого алгоритм потерял способность распознавать карты щекотки. Это доказало, что указанные зоны являются фундаментальной основой этого физиологического феномена.

a — Схема алгоритма сравнения карт ощущений. Карты тела переводились в цифровые векторы и сравнивались попарно для создания матрицы сходства каждого участника. Затем данные группировались по культурам и объединялись в единую матрицу для иерархического кластерного анализа. b — Взаимосвязи между картами различных ощущений не показали культурных различий. На иллюстрации представлена итоговая усредненная матрица сходства для всех культур. c-j — Паттерны активации тела для всех типов ощущений (показатель значимости q < 0,05). c-e — Иерархическая группировка (кластеризация) показала, что карты щекотки от близких (c) и от партнера (d) объединяются в один единственный кластер, к которому ближе всего прилегает карта обычного тактильного касания (e). f-i — Напротив, прикосновения партнера (f) и самоприкосновения (g) образовали отдельную группу. Позже к этой ветви примкнули карты физического удовольствия (h) и боли (i). j — Карта повседневных прикосновений членов семьи и друзей образовала обособленный кластер, наиболее далекий от всех остальных видов ощущений. k — Древовидная диаграмма (дендрограмма), наглядно демонстрирующая степень сходства и различия между всеми картами ощущений. l — Графики точности работы алгоритма (ROC-кривые). Модель машинного обучения с высокой точностью отделяет щекотку от любых других соматосенсорных карт. Серые области — доверительные интервалы (95%), пунктирная линия — уровень случайного угадывания.
Автор: Xiong, Z., Kilteni, K. Источник: www.nature.com
Разгром старых мифов: почему четыре теории из пяти ошибались

Авторы исследования сопоставили полученную карту щекотки с реальными анатомическими атласами человеческого тела — данными о плотности нервов, толщине кожи и расположении крупных артерий. Результаты оказались неожиданными для многих специалистов.

Почему ошибалась физиологическая теория?

Если бы щекотка зависела от количества нервных окончаний, самыми щекотливыми местами были бы ладони и подушечки пальцев рук. Там плотность тактильных рецепторов максимальна. Однако в реальности ладони практически не реагируют на щекотку.

Почему ошибался Аристотель?

Толщина кожи никак не коррелирует с реакцией на щекотку. Например, на подошвах ног кожа очень толстая и плотная, но стопы остаются одной из самых чувствительных к щекотке зон на теле человека.

Почему ошибалась боевая теория?

Расположение крупнейших кровеносных сосудов и артерий не совпало с картой щекотки. Шея и паховые артерии, повреждение которых действительно смертельно опасно, не являются главными центрами гаргалезиса при обычном дружеском взаимодействии.

Почему ошибалась гипотеза эрогенных зон?

Сопоставление карт показало прямо противоположный результат. Зоны, которые приносит людям наибольшее тактильное удовольствие при ласках, оказались наименее щекотливыми. Щекотка и физическое удовольствие обрабатываются нервной системой по-разному.

Полная победа Чарльза Дарвина: фактор неожиданности

Единственной гипотезой, которая полностью подтвердилась в ходе математического анализа, оказалась гипотеза Чарльза Дарвина.

Карта щекотки практически идеально совпала с картой дефицита прикосновений. Самыми щекотливыми местами на теле человека являются те, к которым мы меньше всего прикасаемся в повседневной жизни.

Подмышки, бока и стопы — это зоны, которые в норме изолированы от регулярных, нейтральных касаний. Наш мозг не привык получать оттуда постоянные тактильные сигналы и не умеет их заранее прогнозировать.

В этом и кроется разгадка главного парадокса: почему мы не можем пощекотать сами себя.

Мозг человека работает как система предсказаний. Когда вы двигаете собственной рукой, чтобы дотронуться до своего бока, мозг заранее знает траекторию движения, скорость и момент контакта. Он посылает нейтрализующий сигнал в сенсорную кору, снижая чувствительность. В результате вы чувствуете обычное прикосновение.

Когда же к той же зоне прикасается другой человек, мозг не может предсказать этот сигнал. А поскольку эта зона в принципе редко подвергается касаниям, нервная система воспринимает прикосновение как абсолютную неожиданность. Возникает сбой предсказания, на который организм реагирует мгновенным всплеском активности — комбинацией защитного движения и непроизвольного смеха.

a-d — Проверка четырех классических гипотез: щекотка не показала прямых статистических связей с плотностью нервных окончаний (a, физиологическая гипотеза), толщиной эпидермиса (b, гипотеза толщины кожи), диаметром подлежащих артерий (c, боевая гипотеза уязвимости) или физическим удовольствием от ласк (d, гедонистическая гипотеза). e — Карта дефицита касаний (внизу справа) надежно предсказала щекотливость. Это полностью подтверждает гипотезу Чарльза Дарвина: участки тела, которые реже всего подвергаются прикосновениям, оказываются наиболее щекотливыми. f — Многомерный анализ (метод главных компонент) всех пяти теорий одновременно показал, что первая главная компонента (PC1) с высокой точностью определяет уровень щекотливости. g — Вклад факторов в главную компоненту (PC1): решающее значение имеют дефицит прикосновений (положительный вклад), а также физическое удовольствие и плотность нервных окончаний (отрицательный вклад). Затененная область выделяет порог значимости факторов (по модулю выше 0,5). Точки на всех графиках раскрашены в соответствии с уровнем щекотливости, как показано на цветовой шкале справа.
Автор: Xiong, Z., Kilteni, K. Источник: www.nature.com
Эволюционный смысл: чему нас учат обезьяны

Если щекотка вызвана «ошибкой предсказания» мозга, зачем эволюция сохранила эту реакцию и почему она сопровождается смехом, а не просто болью или страхом?

Ответ дают наблюдения за ближайшими родственниками человека в животной природе — шимпанзе и бонобо. У них существует абсолютно аналогичное поведение:

  1. Обезьяны щекочут друг друга в те же самые места. Матери-приматы и молодые особи трогают друг друга именно за подмышки, животы и стопы.
  2. Они издают звуки, похожие на смех. В ответ на щекотку приматы издают ритмичное, частое дыхание («пыхтение»), которое биологи считают предком человеческого смеха.
  3. Щекочут в основном старшие младших. Взрослые шимпанзе часто щекочут детенышей, но детеныши редко делают это со взрослыми. По мере взросления обезьяны начинают щекотаться всё реже. У людей наблюдается точно такая же картина: частота щекотки максимальна в детстве и сильно снижается во взрослом возрасте.

Эволюционный смысл щекотки заключается в безопасном социальном обучении и сплочении.

Щекотка — это имитация нападения, игровая борьба. Она позволяет детям и молодым особям учиться реагировать на неожиданные физические контакты, защищать свое тело и отрабатывать уклонения. А непроизвольный смех служит важнейшим сигналом для «нападающего»: он показывает, что процесс остаётся игрой, человек не испытывает настоящей боли и не намеревается наносить ответный агрессивный удар.

Что это изменение значит для науки

Исследование ученых из Нидерландов и Швеции подводит черту под вековыми спорами. Щекотка — это не случайный сбой нервной системы, не побочный эффект чувствительности кожи и не элемент интимного поведения.

Это самостоятельный эмоциональный и физиологический механизм. Он объединяет в себе историю наших повседневных прикосновений, работу мозга по предсказанию сенсорных сигналов и древний эволюционный протокол игрового общения.

Благодаря этой работе ученые получили не только ответ на вопрос о природе щекотки, но и инструмент для дальнейшего изучения того, как мозг человека отличает действия своего тела от действий окружающих людей — функции, нарушение которой происходит при многих неврологических и психических расстройствах.

Источник: Nature Human Behaviour

3 комментария

Добавить комментарий

k
Как задолбали бессмысленные ИИ посты в потоке. Жвачка как у коров.
C
Когда в следующий раз у меня зачешется пятка надо будет ей сказать, что я не могу чувствовать щекотку от своих же рук.
KelvinPC
Ну кстати пощекотать можно себя) Если языком слегка потрогать верхнее нёбо, но не у всех получается и не всегда. Я например не боюсь щекотки вообще и нёбо тоже не щекочет.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Жимолость: первая ягода лета с необычным вкусом и большой пользой

Есть ягоды, появления которых ждёшь всё лето. А жимолость созревает одной из первых — иногда ещё тогда, когда клубника только цветёт, а малина даже не думает наливаться. Её продолговатые...

Почему реакция на щекотку одинакова у всех людей на Земле, но пощекотать себя невозможно? Ученые раскрыли настоящую причину

Каждый человек знает, что такое щекотка. Это ощущение трудно перепутать с чем-то другим: при попытке пощекотать бока или стопы мы непроизвольно смеемся, извиваемся и пытаемся закрыть уязвимое...

Выдерживает 10 000 сжатий и сохраняет 92% сигнала: как устроен новый самовосстанавливающийся композит

В современном машиностроении, авиации и космической отрасли к материалам предъявляют все более сложные требования. Конструктивные элементы современных самолетов, подводных лодок, автомобилей или...

Почему морковь вырастает уродливой, разветвлённой и с несколькими «ногами»

Иногда морковь выдёргиваешь из земли и на секунду думаешь, что вместе с урожаем достал какое-то подземное существо. Вместо привычного ровного корнеплода из земли показывается странная фигура с...

Тренажер гитарных аккордов, сделанный на 3D-принтере, который поможет новичку

Игра на гитаре для многих может показаться довольно сложным хобби. Ведь для этого нужно много времени, а что делать, если постоянно находишься на работе, а вечерами остаётся совсем мало свободного...

Есть ли жизнь на Марсе прямо сейчас? Земные экстремофилы доказали способность активно расти под поверхностью Марса

В 1976 году американский космический аппарат «Викинг-1» совершил посадку на Марсе и провел первый в истории прямой эксперимент по поиску внеземной жизни. Прибор Labeled Release добавил в...