每次泡澡、洗碗或在游泳池里待久了之后，我們都會發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象：手指和腳趾的皮膚變得皺巴巴的，像是褶皺的葡萄干。這種現(xiàn)象在日常生活中十分常見，但你是否想過，為什么皮膚在水中浸泡后會皺起來？這只是皮膚吸水后的物理反應(yīng)，還是背后隱藏著更復(fù)雜的生理機制？今天，小編就來帶你揭開這個問題的真相。

因長時間泡水而起皺的手指（圖片來源：Brenderous|Wikimedia Commons）

看似簡單的“皮膚吸水膨脹說”

在過去很長一段時間里，人們普遍認為手指皮膚變皺是由于角質(zhì)層吸水膨脹引起的。我們的手指和腳趾的皮膚表面覆蓋著一層名為“角質(zhì)層”的死皮細胞，這些細胞主要由角蛋白組成，本身就具有很強的吸水性。

當(dāng)我們長時間把手浸在水里時，角質(zhì)層便會像海綿一樣吸收大量水分，體積膨脹。然而，因為角質(zhì)層和皮膚內(nèi)部組織之間的連接具有一定限制，皮膚并不能整體均勻地“鼓起來”。于是，多余的體積就會通過褶皺的方式釋放出來，形成我們看到的皺巴巴的樣子。

（圖片來源：[2]）

這個解釋聽起來似乎合理，但它忽略了一個重要事實：如果只是物理性的吸水膨脹，那我們身體其他部位如手臂、小腿等同樣也應(yīng)該出現(xiàn)皺紋，而現(xiàn)實中這些部位并不會明顯變皺。而且，一些患有特定神經(jīng)損傷的人即使長時間泡水，也不會出現(xiàn)手指皺紋。這提示科學(xué)家：這種現(xiàn)象可能不僅僅是簡單的吸水反應(yīng)，而涉及到神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)控。

揭開謎底：這是神經(jīng)系統(tǒng)“設(shè)計”的主動反應(yīng)

近年來，科學(xué)家通過一系列實驗發(fā)現(xiàn)，手指泡水變皺其實是一種由自主神經(jīng)系統(tǒng)控制的主動過程，而非被動物理現(xiàn)象。自主神經(jīng)系統(tǒng)是人體控制心跳、呼吸、汗腺活動等不受意識控制的系統(tǒng)，它通過支配血管的收縮和擴張，調(diào)節(jié)血流。

（圖片來源：醫(yī)學(xué)百科）

當(dāng)我們的手指長時間浸泡在水中時，皮膚表面的汗腺會感應(yīng)到濕潤環(huán)境，隨后發(fā)出信號給自主神經(jīng)系統(tǒng)。自主神經(jīng)系統(tǒng)隨后讓手指末端的血管收縮，使得皮下血流減少，從而導(dǎo)致體積縮小。此時，皮膚表面仍然保持原有面積，就會“塌陷”出一條條褶皺——這就是我們看到的“泡水手指”。

這個解釋得到了臨床研究的支持：對于那些手部神經(jīng)損傷或植物神經(jīng)功能異常的患者，即便他們泡水時間很久，手指也不會變皺。這充分說明，泡水起皺不是被動吸水，而是人體受神經(jīng)控制的主動行為。

起皺不是毫無意義的！

知道了“怎么起皺”之后，我們不禁要問一個更深層的問題：為什么要讓手指起皺？這對人類有什么意義？科學(xué)家對此提出了一個令人信服的假說：起皺的手指擁有更好的抓握力，尤其是在濕滑環(huán)境中。

2020年，曼切斯特城市大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家、心理學(xué)家尼克·戴維斯（Nick Davis）對手指起皺的意義展開了研究。研究人員讓志愿者分別在干燥、濕潤和泡水后起皺的三種手指狀態(tài)下，抓取滑濕的物體。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些手指起皺的參與者在濕滑環(huán)境中抓握物體的力會介于前兩者之間。就像鞋底上的防滑紋理一樣，手指皺紋起到了“排水槽”和“增加摩擦”的作用。

輪胎的排水槽（圖片來源：[3]）

這個進化優(yōu)勢可能幫助我們早期的祖先在下雨天、涉水過河、采摘濕潤果實時更容易抓握，從而提高生存效率。

（圖片來源：Bernard Gagnon|Wikimedia Commons）

也就是說，這種“泡水起皺”現(xiàn)象可能是人類在進化過程中保留下來的適應(yīng)性反應(yīng)，就像瞳孔收縮以應(yīng)對強光，雞皮疙瘩應(yīng)對寒冷一樣，都是為了應(yīng)對特定環(huán)境而出現(xiàn)的生理變化。

手心手背都是肉，為什么只有手指和腳趾會變皺？

這個問題很容易讓人聯(lián)想到另一個疑問：為什么只有手指和腳趾起皺，而我們身上其他地方的皮膚卻沒有同樣反應(yīng)？

（圖片來源：網(wǎng)絡(luò)）

這其實也與生理結(jié)構(gòu)有關(guān)。手指和腳趾是我們與外界接觸最頻繁的末梢部位，它們的表皮角質(zhì)層更厚，汗腺密布，同時神經(jīng)末梢分布密集。在演化中，它們更需要在潮濕環(huán)境中維持良好的抓握或站立功能。而軀干、手臂等部位雖然也有角質(zhì)層，但較薄，而且功能主要是保護或感知，不太需要“在水中穩(wěn)定抓握”，因此不具備相同的神經(jīng)觸發(fā)機制。

手指泡水起皺，這個我們從小看到大的現(xiàn)象，背后原來也蘊藏著這么多科學(xué)道理。從早年的吸水膨脹假說，到如今神經(jīng)系統(tǒng)控制與抓握力提升的新發(fā)現(xiàn)，這一看似微不足道的生理現(xiàn)象折射出我們?nèi)祟悓ι眢w認知的不斷深入。

參考資料

[1]https://mp.weixin.qq.com/s/kY6ehl1JufMjtwFRzjaggQ

[2]https://mp.weixin.qq.com/s/EZVray8cETd7tsbVrQkjjw

[3]https://mp.weixin.qq.com/s/VPN38vlizF5nAwXf999stg

[4]Wilder-Smith E P V, Chow A. Water-immersion wrinkling is due to vasoconstriction[J]. Muscle & Nerve, 2003, 27(3): 307-311.

[5]Kareklas K, Nettle D, Smulders T V. Water-induced finger wrinkles improve handling of wet objects[J]. Biology Letters, 2013, 9(2).

[6]Davis N J. Water-immersion finger-wrinkling improves grip efficiency in handling wet objects[J]. Plos one, 2021, 16(7): e0253185.

來源：力學(xué)科普

編輯：zzz

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號