【人體奇妙睇】李衍蒨:解剖雞皮

人會「起雞皮」的原因有好多!因為溫度突然下降,或是因為驚恐甚至聽到些覺得好驚恐的事都會出現起雞皮的情況。

為什麼呢?

「起雞皮」是人類從我們遠古祖先中遺傳下來的生理現象。按照理解,這個現象對於他們非常有用。「起雞皮」就是當受到相應刺激時,身體的皮膚會如家禽皮膚一樣有輕微凸起的情況。這些凸起狀其實是因為毛囊所連接住的細小肌肉收到刺激而收縮。當肌肉收縮時,周邊的皮膚有輕微凹陷的觀感,因而造成毛孔附近有凸起的錯覺。同樣由於因為毛囊周邊肌肉收縮而導致毛髮都會豎起。如果有厚毛髮的動物「起雞皮」的話,毛髮豎起來猶如屏障一樣,能夠有隔熱功能。因此毛髮越厚就能更能保持體溫。不過,因為人類的毛髮相對稀少,所以對於我們就沒有用處。

除了因為溫度差異,頭髮會這樣豎起的另外一個原因是因為感到驚恐。此舉能在瞬間增大動物的體型,希望可以嚇走襲擊者,是自我保護機制的一種。而人類一般在一些「大場面」會「起雞皮」。其中一個原因是因為當大腦意識到我們對於要經歷或是正在經歷的事情有壓力(不論好壞),就會潛意識的釋放一些壓力相關的荷爾蒙,亦即是常聽到的腎上腺素 (adrenaline) 。顧名思義,腎上腺素為於腎的上方。在動物界,腎上腺素會在覺得寒冷時或面對壓力時釋出,為「戰或逃反應 (fight or flight) 」做好準備。對於人類來說,除此之外當情緒受到戲劇化波動時—如興奮或憤怒都會釋出,而變化就會比於其他動物身上的為多。

近年有研究嘗試理解到底為何這種對於人類沒有太大作用的功能會在演化過程中留下,而團隊發現因為需要透過這個現象去控制負責監管毛囊及毛髮生長的幹細胞。「起雞皮」導致毛囊內的頭髮豎起是一個不自主反應 (involuntary actions) 。這是與所屬的交感神經系統 (sympathetic nervous system) 有關聯。交感神經的運作可以概括為「4E3FS」:因為 4 種刺激 (Emergency、Embarrassment、Exercise 及 Excitement) 而衍生的 3F 及 1S 反應 (Fight、Flight、Fright 及 Sex) 。交感神經在收到刺激時就會有相應反應,繼而控制肌肉收縮。

Above: Hair follicle, sympathetic nerve (green), and muscle (magenta) under the microscope. (Hsu Laboratory/Harvard University)

哈佛大學生物學家許雅捷 (Ya-Chieh Hsu) 的團隊利用鼠隻研究,發現在交感神經「發功」時,身體感受到寒冷帶來的不舒服,有特定的肌肉會收縮而導致「起雞皮」,繼而填補了毛囊跟神經線中間的空隙。這個現象可以引致雞皮疙瘩,而長遠卻可以協助毛髮生長。團隊相信是次研究可以明白幹細胞及外界刺激的關係。

團隊透過電子顯微鏡去研究與毛髮生長有關的系統:交感神經、肌肉及毛囊幹細胞。而這次研究發現神經元並沒有依照常見到的連結方式,神經元透過突觸 (synapse) 連結其他神經元或者肌肉,反而是透過突觸連接神經元及幹細胞,並像絲帶般綁著肌肉。除此之外,團隊更發現於持續低溫度的情況下,交感神經處於一個比平常更為警惕的狀況,導致釋放更多神經傳遞物,繼而令到幹細胞啟動並且促進頭髮生長。

Above: How the muscle (pink), the sympathetic nerve (green), and the hair follicle stem cells (blue) react to cold.(Shwartz et al., Cell, 2020)

有趣的是,許雅捷團隊亦同時發現,在最初刺激這一切的原來就是毛囊本身!有參與研究的哈佛大學生物學家 Yulia Shwartz 表示,因為毛囊分泌了一種蛋白負責控制肌肉生長,繼而吸引了交感神經。

看似毫不起眼的「起雞皮」其實背後依然有很多學問!人類依然不斷演化,同時環境亦然,由於皮膚也是我們接觸外界的第一及常用媒介,在與我們的尾骨、智慧齒一樣因為沒有大作用而被完全淘汰之前,我們依然可透過這些組織的互動而瞭解在一個變化萬千的世界,細胞及組織如何按著指令及刺激而有不同反應。

來源:

Science Alert. 2020. Science May Have Finally Explained The Reason Why We Still Get Goosebumps. https://www.sciencealert.com/science-may-have-finally-explained-the-reason-why-we-get-goosebumps 

Scientifc American. 2003. Why do humans get “Goosebumps” when they are cold, or under other circumstances? https://www.scientificamerican.com/article/why-do-humans-get-goosebu/ 

Shmerling, R.H. 2020. Wondering about goosebumps? Of course you are. Harvard Health Publishing, Harvard Medical School. Retrieved: https://www.health.harvard.edu/blog/wondering-about-goosebumps-of-course-you-are-2020080320688 

報告:

Shwartz, W. et al. 2020. Cell Types Promoting Goosebumps Form a Niche to Regulate Hair Follicle Stem Cells. Cell, 182(3): P578-593.E19

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