Защо настръхваме? Обяснява еволюционен биолог

Помислете за последния път, когато музика ви е накарала да застинете на място. Когато мелодията е достигнала своя връх, вероятно сте усетили нещо да се задейства дълбоко в нервната ви система и без никакво предупреждение по кожата на ръцете ви са се появили малки тръпки. Може би дори сте си казали: „Какво точно се случи току-що?“ Като еволюционен биолог намирам този въпрос за далеч по-интересен, отколкото повечето хора предполагат – защото малцина осъзнават, че настръхването е рефлекс на стотици милиони години.

Знаем това благодарение на изследване на Харвард върху стволовите клетки, което промени представите ни за биологията на кожата. Ето защо настръхването е чудесен пример за това какво се случва, когато еволюцията се откаже от даден инструмент, но не го изхвърли напълно.

Какво стои зад настръхването

За да разберем защо настръхваме, трябва да започнем с една изненадващо елегантна анатомична структура: мускула arrector pili. Той е миниатюрен, почти невидим с просто око, и е прикрепен към всеки космен фоликул под кожата.

Когато студът или стресът активират симпатиковата нервна система, тя отделя невротрансмитер, наречен норадреналин, който кара този мускул да се съкрати. В резултат косменият фоликул се изправя и се получава това, което днес наричаме „настръхване“ или „гъша кожа“. Поне така смятахме доскоро.

През 2020 г. изследователски екип, ръководен от Я-Чие Хсу от Харвард, публикува в Cell проучване, което промени начина, по който биолозите гледат на тази система. С помощта на електронна микроскопия с висока резолюция и прецизни генетични техники учените установяват, че мускулът arrector pili не служи само като механичен лост, който изправя космите. Вместо това той изглежда като част от дълбоко интегрирана биологична единица, в която участват три различни типа клетки:

• косменият фоликул
• мускулът arrector pili
• симпатиковият нерв, който управлява и двете

Най-забележителното е, че влакната на този симпатиков нерв не просто обгръщат мускула и спират дотам. Те продължават по-нататък и достигат директно до издуването на космения фоликул, където се намира популация от стволови клетки.

Там те образуват това, което изследователите описват като връзки, подобни на синапси, със самите стволови клетки. Така се доставя норадреналин, който не само предизвиква настръхване, но и влияе върху активността на стволовите клетки. С други думи, студът не просто кара космите ви да настръхнат – той подава сигнал на тялото да започне да отглежда нови.

Механизмът е елегантен по начина, по който най-добрите решения на еволюцията винаги са елегантни. Настръхването е незабавната, краткосрочна реакция на тялото към студа – бърз отговор в реално време. Но при продължително излагане на студ същият симпатиков сигнал отива по-далеч, събужда неактивните стволови клетки и ускорява възстановяването на космените фоликули. В този смисъл настръхването е само видимият връх на много по-дълбок биологичен разговор, който се води под кожата.

Има и второ обяснение, което също си струва да се отбележи: при бозайници като вълци, котки и шимпанзета изправянето на козината служи и като социален сигнал и сигнал за заплаха. Животното, което настръхва, изглежда по-едро. Това е форма на блъф, стара колкото самата козина, и вероятно именно тя е помогнала системата да се запази еволюционно.

Все пак механизмите на терморегулация и стволови клетки, описани от екипа на Хсу, са основната история. Да изглеждаш по-голям е полезен трик. Да се стоплиш и да отгледаш повече изолация е много по-полезна стратегия за оцеляване.

Само призрак от миналото ли е настръхването?

Някъде между 1.5 и 2 милиона години нашите предци са загубили по-голямата част от телесното си окосмяване. Водещата хипотеза е, че по-доброто отделяне на топлина е било решаващо по време на продължителния лов, който е определял начина на живот на ранните представители на рода Homo в африканската савана.

Каквато и да е причината, резултатът е един и същ: козината ни изчезва, а механизмът за настръхване остава със задача, която вече не е особено актуална. Рехавите косъмчета по ръцете ви, изправени от студа, на практика не задържат никакъв значим слой изолиращ въздух. По същия начин и функцията да изглеждате по-големи губи смисъл, когато всеки вижда, че сте почти безкосмест примат.

Затова настръхването често се дава като пример за това, което биолозите наричат „рудиментарен белег“ – еволюционен остатък. Още през 1872 г. самият Дарвин посочва човешкото настръхване като доказателство за общия ни произход с другите бозайници. Мускулът arrector pili е останал, симпатиковата нервна връзка е запазена и рефлексът продължава да се задейства.

Причината е, че поддържането му почти не струва нищо на организма, а естественият подбор обикновено не си прави труда активно да разгражда системи, които не създават проблеми.

Проблемът е, че откритията от изследването през 2020 г. усложняват тази идея за рудиментарност. Основната архитектура – тази трикомпонентна единица от нерв, мускул и стволова клетка – е запазена и при хората, макар и в умален вид. Но я има. И това повдига въпрос, по който биолозите още работят: дали тя все още върши нещо полезно?

Как еволюцията е намерила нова роля на настръхването

Тогава защо настръхвате от вълнуваща музика? Това съвсем не е маловажен въпрос. Нито един от стимулите, които надеждно предизвикват настръхване при съвременните хора – музика, филми, възторг, неочаквана красота, зловещо усещане – няма пряка връзка със студ или физическа заплаха. Значи някъде, в някакъв момент, някои кабели са се свързали по нов начин.

Проучване от 2011 г., публикувано в Biological Psychology, дава едни от първите сериозни доказателства за това какво всъщност се случва. С помощта на обективна оптична измервателна система изследователите установяват, че емоционално наситени аудио стимули от музика и филми надеждно предизвикват видимо настръхване.

Физиологичният подпис е бил ясен: повишена електродермална активност, по-дълбоко дишане и пълна симпатикова реакция на възбуда. Същата система, която изправя космите ни, когато ни е студено, се включва и в отговор на красив филмов саундтрак.

Анализът насочва към т.нар. хипотеза за „зова при раздяла“ – идеята, че определени акустични модели в емоционално наситената музика могат да активират древни невронни вериги при бозайниците, първоначално свързани с обработката на социалната раздяла и страданието от нея. Казано иначе, някои звуци може да задействат същата основа, която някога е регистрирала вика на отделено от майка си малко или звуците на социално откъсване. Симпатиковата система не се интересува особено защо се активира. Тя просто реагира.

Също толкова любопитно е и друго изследване от 2011 г., публикувано в Nature Neuroscience. С помощта на PET сканиране и радиолиганд, чувствителен към допамина, учените установяват, че пиковите емоционални реакции към музика – моментите, които предизвикват тръпки – са свързани с измеримо отделяне на допамин в стриатума.

Nucleus accumbens се активира по време на самото преживяване, докато caudate показва активност в очакване на кулминацията. Важно е, че това е основната система за възнаграждение в мозъка – същата, която регистрира храната, физическото удоволствие и социалната свързаност. От тази гледна точка настръхването е като разписка, която тялото издава за момент, който мозъкът е разпознал като дълбоко значим.

Старият механизъм за изправяне на космите, пренасочен от необичайно сложните социални и естетически вериги на човешкия мозък, очевидно е намерил нова работа.

Какво знае настръхването

Еволюцията често се описва като процес на безмилостна оптимизация: тя запазва само онова, което работи, и отхвърля останалото. Настръхването усложнява тази картина.

Рефлекс, който е възникнал при покритите с козина предци, за да задържа топъл въздух и да подпомага израстването на по-дебела изолация, милиони години по-късно се е превърнал в част от реакцията на тялото към струнен квартет. Мускулът arrector pili, някога инструмент от първа линия в терморегулацията, днес се оказва част от система, която сигнализира за отделяне на допамин и силна социална емоция.

Това, което най-много ме поразява като биолог, е как това пренарежда самото понятие за рудиментарност. Склонни сме да мислим за рудиментарните белези като за еволюционни остатъци – като апендикса и мъдреците, останки от функция, която вече не е нужна. И в един смисъл това е вярно. Настръхването не ви топли. Но системата, която го произвежда, се оказва, че все още има какво да каже.

Следващия път, когато кожата ви настръхне от филмова музика или от неочаквано красив момент, помислете какво всъщност се случва. Един древен симпатиков рефлекс, създаден първоначално за студ и опасност, се задейства, защото нещо в социалния ви мозък е разпознало момента като значим. Механизмът е стар, но приложението е изцяло ново – защото еволюцията рядко прахосва добра нервна верига.

Този текст първоначално е публикуван от forbes.com. Автор: Scott Travers