为何手指泡水会起皱?

养生记 小李 23浏览

利维坦按

每次不论洗澡还是游完泳上岸,就会发现指尖因为长久泡在水里起了褶子,而身体的其他部位却不会,这个现象确实困扰了我好多年,毕竟那褶子……很难说是赏心悦目的。不过另一方面,想到我们的大脑不需要泡水就能有如此景观(只是我们自己很少有机会能看到罢了),仿佛也能接受了一点。

在浴缸里多泡一会,或者在泳池里多游几圈,你的手指就会发生“剧变”。如果手指上的类脊状表皮有轻微螺纹,这些螺纹就会吸饱水分,呈西梅干状,十分丑陋。
我们对手指这种“剧变”早已司空见惯,却又迷惑不解。人们把身体浸没在水中时,只有手指和脚趾皮肤才会皱缩,而前臂、躯干、腿部和脸部等其部位的皮肤却和未泡水一样,不随之改变。
数十年来,科学家一直在研究这种浸水导致手指脚趾皮肤起皱的现象。其首因是什么,多数科学家都对此困惑不已。最近,研究人员热衷于探究这种现象作用何在。听起来更有趣的或许是,手指皮肤起皱能反映出自身健康问题。

(www.bmj.com/content/1/6060/551.2)

(jamanetwork.com/journals/jamaneurology/article-abstract/577244)

人们认为,40℃温水最有利于皮肤起皱,在此温度下,皮肤起皱只需3.5分钟左右。若温度降低至20℃,该过程可延长至10分钟。然而,多数研究发现,在水中浸泡30分钟时,皮肤褶皱程度将达到峰值。(link.springer.com/article/10.1007/s11249-015-0515-4)

© Science ABC

渗透作用(osmosis)是指,水分子可以穿过细胞膜以平衡皮肤内外液体渗透压,指尖皮肤发生皱褶是一种被动反应。水通过渗透作用进入细胞,手指上层皮肤吸水肿胀。早在1935年,科学家便开始猜想,认为该过程不止于此。

(link.springer.com/article/10.1007/s10439-016-1764-6)
正中神经(median nerve)是沿手臂到手部的主要神经之一。正中神经功能繁多,其一就是控制所谓“交感神经活动(sympathetic activities)”,例如出汗和血管收缩。医生对该神经受损的病人进行研究,发现他们的手指泡水时并未出现起皱现象。该发现表明,指尖皮肤浸水是否发生起皱现象,由神经系统决定。 

(onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mus.10323)

(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/6875230/)

来自13只手指皮肤在浴缸浸泡发生的皱缩,其他身体部位却未发生改变。© ResearchGate

上世纪70年代,医生们对此进行研究,为上述观点进一步提供了证据。有些神经受损会影响神经系统控制血液流动等无意识过程。他们提出,人们可以把手放在水中,用这种小测试来评估神经受损程度。
2003年,新加坡国立大学医院(National University Hospital in Singapore)神经学家艾纳·怀尔德·史密斯(Einar Wilder-Smith)和艾德琳·乔(Adeline Chow)对志愿者进行研究,他们让志愿者把手放在水中,并监测其血液循环状况,他们发现,当志愿者指尖起皱时,其手指血流量会明显下降。

(onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/mus.10323)
神经科学家给健康志愿者手指上涂抹可使血管暂时收缩的局部麻醉霜,结果发现志愿者手指也出现了褶皱现象,其褶皱程度于与泡水时类似。

(linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0026286203000207)
曼切斯特城市大学(Manchester Metropolitan University)神经科学家、心理学家尼克·戴维斯(Nick Davis)一直以来都在研究指尖皱褶现象,他说,“手指起皱自有其缘由。手指表面血液供应量变小,所以指垫变得苍白。
怀尔德·史密斯与其同事认为,当手泡在水中时,手上汗腺管便开始扩张,水进入皮肤,最终导致皮肤盐分失衡。盐分失衡促使手指神经纤维放电,引发血管周围汗腺管收缩,而汗腺管收缩又使得指尖肉质区域体积减小,向下拉动表层皮肤,最终使其扭曲成褶皱。褶皱样式取决于皮肤最外层——表皮与下面几层皮肤的固定方式。

(link.springer.com/article/10.1007/s10286-004-0172-4)
加泰罗尼亚技术大学(Technical University of Catalonia)生物力学工程师巴勃罗·赛维纳(Pablo Saez Viñas)利用计算机建模测试这一机制,他表示,也有迹象表明,皮肤外层也可以轻微肿胀,由此加重了褶皱程度。然而,仅凭渗透作用,皮肤需要肿胀20%才能形成肉眼可见的褶皱,这种扩张着实骇人。但当皮肤上层略微肿胀,同时下层收缩,褶皱会愈加明显。
他说,“你需要让两者褶皱程度处于正常水平。有些人不会产生此类神经反应,也就不会起皱。”
如果起皱现象真是由神经控制,就意味着我们身体在水中时会做出主动反应。戴维斯说,“这意味着,起皱现象必有其缘由,并会给我们带来好处。”

人类祖先走在湿滑岩石上或觅食贝类时,泡水引起的褶皱或许会增加抓地力。© Alamy

戴维斯的孩子在洗澡时提出一个问题——为什么手指会起皱。最近戴维斯正在研究这个问题及其潜在好处。2020年,500名志愿者访问伦敦科学博物馆(Science Museum in London),在他们的帮助下,戴维斯测量了人们抓握塑料物品所需的力。
结果尽在预料之中,在手掌均未起皱的情况下,双手浸湿的人需要比双手干燥的人用更大的力,显然,干燥的手掌握力更好,但当这些人把手放在水里泡几分钟,等到手起皱时,即便手是湿的,其握力也会介于前两者力度之间。

(journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0253185#sec008)
戴维斯说,“结论显而易见,皱褶增大了手指与物体间摩擦力。值得注意的是,我们的手指对这种表面摩擦的变化十分敏感,以保障我们能够以更少的力来握住物体。
戴维斯让志愿者们抓握的物体不过几个硬币重,需要的握力很小,但如果在潮湿环境中从事体力劳动,这种摩擦力的改变就弥足轻重。
戴维斯说,“这样你便不必用力挤压以抓住物品,手上肌肉就会稍作放松,也就能工作更长时间。”

© OFM

另有一些研究人员发现,人们指尖起皱时拿物体会更加轻松,这恰好与戴维斯的发现不谋而合。2013年,英国纽卡斯尔大学(Newcastle University in UK)一神经科学家团队组织志愿者进行实验,让他们将玻璃球和钓鱼用砝码(fishing weights)从一容器移至另一容器内。
实验分两类,一类是将物体置于干燥环境中,另一类是将物体放在装满水的容器底部。实验结果表明,志愿者双手未起皱时,传递湿润物体用时要比传递干燥物体多17%。但当双手起皱时,传递这些物品耗时要比其双手浸湿却未起皱时少12%。有趣的是,无论手指起不起皱,志愿者传递干燥物体用时并无差别。

(royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsbl.2012.0999#d3e279)

关于泡水起皱之事尚有谜团未揭开,着实令人困惑——女性从泡水到起皱用时比男性长。

一些科学家表示,指尖、脚趾上褶皱的作用可能与轮胎上的凹槽或鞋底一般。褶皱产生“沟壑”,这有利于水从物体与手指脚趾的接触点向外排出。
这表明,人类可能在过去某个时候进化出手指脚趾起皱机制,帮助我们握住湿滑物体,增大表面摩擦力。
汤姆·斯马尔德斯(Tom Smulders)是纽卡斯尔大学一位进化神经系统学家(evolutionary neuroscientist),2013年那次研究便是由他牵头,他说,“起皱现象似乎可以增大水下抓地力,我认为,这种现象有两大有关因素:其一是在十分潮湿的环境中运动,其二是在水下移动物体。”例如,当人类祖先穿行在湿滑岩石上或手握树枝时,起皱现象便举足轻重了。再者,起皱现象能让人类祖先觅食贝类等食物时更加得心应手。

目前,在其他灵长类动物中,人们只在日本猕猴身上发现了手指泡水起皱现象。© Planet Zoo Wiki

斯马尔德斯说,“唯有人类才会在水下移动物体,而在其他灵长类动物或许也会在潮湿环境中运动。”黑猩猩等动物与人类亲缘最近,但人们却并未发现黑猩猩手指有起皱现象,但日本猕猴(Japanese macaque monkey)在水中长时间“沐浴”后,手指浸入水中却会起皱。目前人们对其他灵长类的细致观察并不充分,尚未有充足证据证明其他灵长类相去几何,但并不代表这些动物身上不会发生起皱现象。“对此我们仍是一头雾水,”斯马尔德斯说。

(www.karger.com/Article/FullText/328223)
关于起皱现象何时会在人类身上发生这件事,还有几个有趣的点。在盐水中,指尖褶皱程度更轻,起皱所需时间也比在淡水中更长。或许是因为,在海水中,皮肤与周围环境之间盐度梯度(salt gradient)较低,因此,引起神经纤维发电的盐失衡程度会更低。由此得出,起皱现象是一种适应机制,帮助我们祖先生活在淡水环境中,而非是沿着海岸线生存。

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266768105000021?via%3Dihub)

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0266768105002895)
这个问题悬疑未决,有人认为这仅仅是巧合性生理反应,并不是一种适应机制。
令人咋舌的是,这个问题还有其他谜团,让人百思不解。例如,女人泡水起皱耗时比男人长。为什么正常情况下皮肤起皱后10-20分钟就会恢复正常?指尖褶皱是否能显著影响我们抓握干燥物体?可以确定的是,双手湿润时,手指上的褶皱可以增大握力,但当双手干燥时,褶皱是否会影响握力?为什么手指不一直处于褶皱状态呢?

(juniperpublishers.com/jojdc/JOJDC.MS.ID.555588.php)

© Andrii Biletskyi/Alamy

原因之一可能是,褶皱也会导致触摸感发生变化。我们的指尖遍布神经,皮肤这种凹凸变化会改变我们接触物体时的触摸感(尽管一项研究表明,这并不会影响我们通过触摸区分物体的能力)。

(www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3885627/)
戴维斯说,“一些人对此深恶痛绝,他们觉得用皱巴巴的手指捡东西诡诞不经。这可能是由于皮肤感受器(skin receptor)的平衡已经发生变化,但也可能涉及心理层面。调查其原因的过程可能会妙趣横生,但手指起皱并不总是大有裨益。”
然而,手指脚趾泡水起皱可以反映出一些关键信息,让我们了解自己的健康状况,其表现方式往往令人意想不到。例如,患有牛皮廯和白癜风等皮肤病的人需要更长时间才能起皱。囊性纤维化(cystic fibrosis)患者手掌和手指在泡水时起皱简直是高岸深谷,十二万分。人们还注意到,囊性纤维基因携带者也会出现此类情况。患有型糖尿病(type 2 diabetes)的患者把手放在水中时,有时其手部起皱程度会明显降低。同样,心力衰竭患者泡水起皱程度也会下降,也许心血管系统紊乱难逃其咎。

(jamanetwork.com/journals/jamadermatology/fullarticle/394464)

(diabetesjournals.org/care/article/7/3/224/32740/Decreased-Skin-Wrinkling-in-Diabetes-Mellitus)

(link.springer.com/article/10.1007/s10286-010-0109-z)
手指的不对称褶皱——尽管泡水时间相同,一只手比另一只手起皱程度要低——人们认为,这表明身体一侧交感神经系统(sympathetic nervous system )已不能正常运行,是帕金森症的早期预兆。

(www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0753332201000889?via%3Dihub)
为什么是手指和脚趾在水中先起皱,这个问题悬而未决,出人意表的是,对于医生来说,我们那像西梅干般的手指脚趾可以向他们提供有用信息。

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