摘要
你的大脑可以分为不同的区域，其中一个区域负责你的触觉。大脑的这个部分可以被分成更小的区域，与身体的每个部分进行交流。我们可以使用一种特殊的人体地图，称为感觉侏儒，来帮助我们了解大脑这些部分的不同大小。我们将解释这张地图是如何创建的，并告诉你关于这些大脑区域如何变化的研究。一项研究表明，大脑区域可以循环利用，这意味着不再从身体接收信息的大脑区域可以被其他功能正常的大脑区域使用。另一项研究表明，这些变化甚至可以在一天内发生!这些研究可以帮助科学家更好地了解大脑，并帮助那些有触觉问题的人。
你的大脑——概述
你的大脑重约3磅，摸起来像果冻。不像果冻，你的大脑可以完成很多任务。大脑的外层叫做脑皮质．大脑皮层由800亿个神经细胞组成神经元．大脑中的神经元群向身体各处的其他神经元发送信息。大脑外的一些神经元包含对皮肤压力做出反应的传感器。当被激活时，这些神经元会向你的大脑发送电子信息，让你知道你触摸了某物(或某物触摸了你)。大脑中负责解释你的触觉的区域被称为感觉皮层．感觉皮层被划分为特定的区域，每个区域都与你身体的一个部位交流，比如你的左手小指或舌头。
早期分割大脑的尝试
1909年，Korbinian Brodmann博士第一个发现大脑皮层根据神经元的形状被划分为特定的区域[1］．布洛德曼博士将大脑分为52个区域，感觉皮层包含其中的3个区域(图1 a, B)．你的大脑两侧都有一个感觉皮层。图1 b, C)．布罗德曼博士的发现在今天仍然很重要。他指出，大脑中充满了不同类型的神经元，这些神经元是分组排列的。这些神经元群的存在使科学家们相信，大脑的不同区域负责不同的身体功能。
- 图一-(一)侧视图和(B)大脑的正面视图，显示感觉皮层。
- (C)大脑切片显示大脑感觉区域是如何排列的。注意，这种排列方式类似于身体各部分的排列方式。(D)一个正常大小的人。(E)感觉侏儒，这是一种地图，展示了一个人的样子，如果身体部分的大小是基于大脑区域的神经元数量。更大的尺寸意味着身体部分的大脑区域有更多的神经元，并且有更好的触觉。(创建BioRender.com)．
怀尔德·彭菲尔德博士是一位脑科医生他无意中帮助我们了解了感觉皮层的功能。在20世纪50年代，彭菲尔德医生帮助患有脑部疾病的患者，这种疾病会导致不规律的运动。他通过对患者大脑的几个区域施加少量电流来确定大脑的哪个区域向身体发送了“坏”信息。奇怪的是，他发现对感觉皮层的特定部位施加电流会使患者在身体的特定部位产生感觉。2］．他在大脑的许多感觉区域进行了实验。因此，他绘制了一张地图，显示了每条肢体的感觉皮层中负责触觉的区域(图1 c)．如果没有彭菲尔德博士的地图，我们就不会知道大脑被组织成与身体各部分沟通的特定区域。
你大脑的感觉区域和一个长相奇怪的人
感觉皮层的组织反映了你身体每个肢体的位置(图1 c)．例如，“脚”区域离“头”区域很远。我们可以进一步划分感觉皮层区域。例如，你的每根手指在感觉皮层中都有一个独特的区域，这些区域在大脑中的排列方式类似于它们在你手上的排列方式。
如果我们身体部位的大小是基于大脑区域神经元的数量，而不是像我们通常那样(图1 d)，我们想要彭菲尔德医生的挂图（图1 e)．在这个模型中，感觉区域的神经元越多，身体的一部分就被画得越大。身材大一点也意味着身体部位对触摸更敏感。
家庭实验
与身体各个部位相关的大脑区域的大小可以在家里做一个实验来测试。让一个成年人解开一个曲别针，这样就有两个尖端彼此相距四分之一英寸。闭上眼睛，让对方随意地(小心地)戳你一两个点。看看你是否能感觉到回形针的一个或两个点在接触你。重复这个过程几次，看看你是对还是错。先在敏感部位(比如手指)做这个实验，然后在不太敏感的部位(比如上臂)做这个实验。你可能会注意到，手指的准确性要好得多。这是因为他们的大脑区域有更多的神经元。
使用它或回收它
当感觉皮层的一部分长时间不使用时，该区域就会发生变化。大脑不是“丢弃”大脑中不再使用的区域，而是“回收”神经元。在一项实验中，研究人员研究了失去中指的猴子的大脑。3.］．这些猴子受到了道德上的对待，仍然能够进行日常活动，如散步、荡秋千、吃饭，以及与猴子朋友玩耍。
科学家们使用了与彭菲尔德博士类似的技术来确定大脑中每个手指区域的大小。他们没有直接给猴子的大脑通电，而是直接给猴子的指尖通电。他们可以确定电信号在大脑中的传输位置。他们重复这个过程，直到每根手指上都有足够多的点，从而绘制出大脑手指区域的地图(图2 a, B)．
- 图2 -大脑“回收”未使用的区域
- (一)猴子大脑的侧面图，显示了无名指、中指和食指的感觉区域。(B)大脑中三个手指区域的正常大小。(C)没有中指的猴子食指和无名指区域的大小。注意食指和无名指的面积是如何增大的，它们现在是接触的。(创建BioRender.com)．
研究人员发现，如果没有来自中指的触摸信息，大脑中指区域会缩小。大脑中代表食指和无名指的区域增长了，因为“回收”了缺失中指的神经元(图2 c)．
快速和可逆的变化
同样的大脑变化也发生在人类身上。在人类中，这些变化是用一种叫做功能性磁共振成像(fMRI)（图3一) [4］．这项技术可以用来实时观察大脑活动，因此对于那些想要在不打开头骨的情况下研究大脑变化的科学家来说，这是一个有用的工具。
- 图3 -将手指粘在一起将大脑的手指区域“粘”在一起。
- (一)涂胶前，中指和无名指重叠。24小时后，食指和中指的大脑区域重叠，无名指和小指的大脑区域也重叠。(B)在游戏中，电脑指示要按哪根手指。在粘胶之前，当被要求按无名指时，受试者更经常不小心按了中指。24小时后，实验对象更经常意外地按压他们的小指。(创建BioRender.com)．
在一项人体实验中，研究人员调查了感觉皮层的手指区域。利用功能磁共振成像，他们根据受试者手指的运动确定了每个大脑区域的位置和大小。这项研究的目标是确定人类是否能在一天内改变每个大脑区域的大小。
试试这个:首先，把你的手平放，手掌朝下放在桌子上。试着上下移动中指，同时保持其他手指平放在桌子上。这很难吗?接下来，试着上下移动你的无名指，同时保持其他手指不动。这是更容易还是更难?你可能会发现，移动中指而不移动其他手指很容易，但移动无名指而不移动中指或小指就更难了。这种行为也表现在大脑中:中指区域和无名指区域重叠，这使得你更难单独移动这些手指。
为了引起大脑的变化，研究人员将右手食指和中指粘在一起。他们在涂胶前和涂胶后使用功能磁共振成像来确定手指区域的大小。他们发现，在粘上手指24小时后(然后脱胶)，之前粘上的两个手指(食指，中指)的区域现在重叠了(图3一)．
此外，研究人员让同样的人在24小时粘胶时间前后玩了一个游戏。在第二次玩游戏之前，受试者的手指是分开的。受试者必须在1秒内按下电脑屏幕上显示的手指下的按钮(图3 b)．这个过程重复了很多次。
最有趣的结果来自受试者需要按压无名指的时候。在粘胶之前，受试者会不小心按了中指，而本想按无名指的。这是有道理的，因为这些区域在大脑中是重叠的。然而，在24小时的粘合期后，受试者在试图按压无名指时，不小心按压了小指(比中指更严重)。这是有道理的，因为小指和戒指区域现在重叠了。总的来说，这些研究人员证明，大脑区域的变化会导致行为的变化，并且可以在一天内发生!
为什么这很重要?
触觉是我们经常认为理所当然的东西。没有你的触觉，你就不能正确地坐起来，你就不能做一些简单的事情，比如拿着一杯水而不直接看着它。
有些人无法像其他人那样与环境互动，因为他们失去了触觉或可能失去了肢体。了解了我们的大脑是如何与四肢沟通来产生触觉的，科学家们就可以制造出模仿触觉的电子设备。最近的研究使用了本文中概述的想法来重新训练大脑，帮助失去触觉的患者恢复。这项工作是有希望和令人兴奋的，但仍有很多我们不知道的。我们需要像你们这样的年轻人独特的“触觉”来帮助解决研究人员在继续研究触觉时仍然面临的问题。
术语表
皮质：↑大脑皮层:大脑的最外层，负责处理和发送有关决策、运动、情感和触觉等高级过程的信息
神经元：↑构成大脑的细胞，它利用电子信息在大脑和身体的四肢之间进行交流。
感觉皮层：↑大脑中传递身体压力信息的部分;它可以被划分为从特定身体部位获取信息的区域。
挂图：↑这个模型展示了如果身体每个部分的大小与相应大脑区域的神经元数量成比例，我们会是什么样子。
功能磁共振成像(fMRI)：↑一种大脑研究人员用来观察人类大脑活动的技术。
利益冲突
作者声明，这项研究是在没有任何商业或财务关系的情况下进行的，这些关系可能被解释为潜在的利益冲突。
参考文献
[1]↑布罗德曼，K.和加里，L. J. 2006。布罗德曼的大脑皮层定位:基于细胞建筑学的大脑皮层比较定位原则。柏林;海德堡:施普林格。
[２]↑怀尔德P.和贾斯帕H. 1954。癫痫和人脑的功能解剖。AMA拱门。神经。精神病学．72:663-4。doi: 10.1001 / archneurpsyc.1954.02330050133021
[3]↑梅策尼奇，纳尔逊，R. J.，史崔克，M. P.，辛纳德，M. S.，舒普曼，A.和祖克，J. M. 1984。成年猴子手指截肢后体感皮层图的改变。J. Comp. Neurol．224:591 - 605。doi: 10.1002 / cne.902240408
[4]↑科拉辛斯基，J.，马金，T. R.，洛根，J. P.， Jbabdi, S.，克莱尔，S.，斯塔格，C.等。2016。24小时内感知相关的人体生长的重新映射。eLife．5: e17280。doi: 10.7554 / eLife.17280