对老年人触觉退化机制的研究

与所有感觉一样，人们对触觉的感知能力会随年龄增长而下降。皮肤被看作是一种多层生物复合材料，掌握其结构是理解振动在组织间产生和传递的关键，而这些振动信号是由躯体感觉系统中的皮肤感受器感知的，还很可能由于指纹的存在而被放大。真皮、表皮和皮下组织对于形变和摩擦力的影响已被广泛研究，且越来越多的证据表明，角质层的软硬对皮肤摩擦力具有重要影响。摩擦力取决于实际接触面积，因此角质层的局部形变能力会影响该参数。

目前探索老年人触觉感知阈值的研究很少。众所周知，年龄会影响皮肤的机械性能和物理特性以及检测、传递或解读触摸信号的神经生理学能力。许多研究使用的肤觉两点阈测量法可以检测年龄对静态触摸感知的影响，但是有证据表明，它并不适用于动态触摸的情形。这两种潜在因素（机械性或神经性）对于感官知觉影响的相对程度是未知的。为了纠正视觉和听觉随着年龄增长而发生的退化，目前的措施主要是针对机械性感觉而非神经性感觉进行改善，例如，使用眼镜矫正角膜形变，使用助听器放大声音信号。因此，针对触觉可以提出以下问题：①随年龄增长，对精细纹理的触觉辨别能力是否也会减弱？②该减弱是否由年龄导致的皮肤机械性能改变而引起？③能否针对该机械性能的改变提出干预措施？

因此，我们改良先前建立的纹理表面的技术方案，研究老年人主动触摸精细纹理时触觉感知能力的变化；量化年轻与年长志愿者对相邻的不同纹理表面的触觉分辨能力，并且对皮肤的物理特性（手指摩擦力、手指皮肤含水量和弹性）进行比较。

一、研发材料和方法（详见原文）

二、结果和讨论

1. 年长组触觉辨别能力较低：通过一种先前建立的方法构建出6 种纹理间距不同的表面，要求志愿者判断所感知的表面与参考表面是否相同。分别使用纹理间距为20 μm、40 μm、60 μm、80 μm（分别用S20、S40、S60和S80来表示）和100 μm（Ref100）以及一个空白的、没有纹理的光滑表面（S0）来进行测试。Ref100可作为最接近“精细纹理”的参考。该研究的预实验首先招募了10 名年长和10 名年轻女性志愿者，结果显示，年轻组的分辨阈值为60 μm，也就是说，当纹理间距达到S60 时，其分辨难度明显增加，不能明确地与Ref100 区分开来。然而对于年长组，从20 μm开始成功率就非常低了。随后又另外招募30位年轻（19～25 岁）和30 位年长（67～85 岁）女性志愿者，针对每种纹理表面和每位志愿者都进行与参考表面相比较的触觉感知测试，各重复6 次，并以随机顺序进行呈现和评估（每次感知测试共有36次比较）。

年轻组和年长组对于光滑表面S0 的感知准确率分别为100%和99%，说明与Ref100 不同，S0 很容易被识别。这可能是由于和所有其他表面相比，光滑表面与手指之间的实际接触面积最大，因此摩擦系数增加明显。年轻组能成功将S20、S40 与Ref100 区分开（平均准确率分别为97%和89%），而对S60的触觉辨别能力下降（55%），对S80则更难区分（34%）。年长组在S20已经出现了辨别能力下降，其准确率仅为63%，低于80%的成功标准（详见原文）。

年长组的触觉辨别能力（S20）明显低于年轻组。年轻组平均准确率为97%，标准差为17%。年长组相对应的平均准确率为63%，标准差为48%。在年轻组中，只有两人没能准确地区分S20与Ref100，而年长组则有17人。对于S60和S80，两组都难以感知其与Ref100 之间的差异（准确率<80%）。

因此，随着年龄的增长，皮肤通过动态触摸辨别精细纹理的能力明显下降，这很可能与参与静态触摸和物体辨别的触觉识别灵敏度随年龄增长而下降有关。关于精细纹理的动态触觉辨别能力之前已被确定与摩擦系数（以及由此产生的手指阻力）和接触物表面纹理间距有关。前者似乎取决于慢适应受体的应答（形变），而后者则取决于快适应受体（Pacinian 受体）所检测到的振动。因此，从摩擦学或“生物摩擦学”着手，或能确认触觉退化的原因。

2.年轻组和年长组皮肤生物力学和生物摩擦特性的差异：手指皮肤的弹性、含水量和触觉摩擦力在年轻组与年长组之间存在差异。单向方差分析显示，与年轻组相比，年长组手指皮肤含水量明显较少（年轻组：均值= 66 a.u，标准差=23 a.u；年长组：均值=36 a.u，标准差=14 a.u；F（1，59）=36.14，P < 0.001）；手指皮肤弹性也明显较低（年轻组：均值= 0.54，标准差= 0.12；年长组：均值= 0.34，标准差=0.08；F（1，54）=49.16，P<0.001）。

分别在S20、S60和Ref100表面上以连续往复的方式测量手指与纹理表面之间的摩擦力（“触觉摩擦”），由此产生的摩擦系数为摩擦力与附加外力之比。双向重复方差分析比较两组在3 种表面上平均触觉摩擦系数（N = 2*29）。Tukey post hoc检测显示，对3种表面，年轻组的触觉摩擦系数都明显较高（P<0.001）。年轻组在S20 与S60 表面之间的触觉摩擦系数差异比年长组略大。两组中，大多数人在最小纹理间距的表面上显示出最高的触觉摩擦系数（年长组59%和年轻组69%）。年轻组较高的摩擦系数主要是手指皮肤含水量较高的结果。文献中对这种皮肤含水量与摩擦力之间的关系有很充分的报道。

为了评估皮肤含水量和触觉感知能力间的关联性，该研究分析了所有志愿者对S20的正确应答与个体手指皮肤含水量的关系。结果显示，年轻组的准确率几乎都在80%以上，而年长组则分散在0至100%的整个区间内。有趣的是，当含水量超过50 a.u时，观察到的准确率几乎都是高的，而在含水量较低时，高（>80%）和低（<80%）的准确率都可能被观察到。研究还发现，手指皮肤的弹性明显与其含水量有相关性。因此，很难区分这些参数的内在关联。

3.触觉感知能力的改善：为了进一步验证增加或改善手指皮肤含水量，即外涂含5%和7%甘油的保湿剂，能否改善老年人的动态触觉感知能力，我们将30名年长志愿者按触觉辨别能力分为高表现（n=13）和低表现（n=17）两个亚组。将含5%的常用润肤甘油涂抹在每个志愿者的同一根食指上。处理后，重复评估S20 和Ref100。高表现组使用5%甘油后仍然表现良好，低表现组使用保湿剂后，其S20的辨别能力会得到明显改善（5%浓度：F=15.911，P=0.001；7%浓度：F=18.346，P<0.001）；同时，正确识别Ref100 的能力也增强，印证了该评估方法的可信度。该保湿剂能够提高低表现组手指皮肤含水量，其弹性也明显增强，能以此来解释志愿者在评估中对S20和Ref100感知辨别能力的增加。之前的研究表明，手指皮肤含水量是引起摩擦系数个体变异的主要因素。综上，皮肤含水量和弹性在恢复精细纹理的动态触觉辨别能力中发挥作用，类似于手臂、口唇和食指的静态触摸。

研究还通过触觉摩擦的仪器测量了手指对粘/滑的感知。未使用保湿剂处理时，S20 和Ref100 在组间水平上没有差异。然而，保湿剂处理后，两种表面间有显著差异，其中S20的触觉摩擦力较高。表明低表现组触觉能力的改善可能与手指皮肤含水量和弹性的改善有关联。这反而可以促使志愿者根据黏/滑的感知来辨别物体的表面。该改善效果被证实是即时可逆的，因为对使用保湿剂1 d之后的手指皮肤再进行感知测试（未经产品处理），会发现皮肤参数和触觉辨别能力均恢复至使用保湿剂之前。

水合作用可改变角质层的特性，并在一定程度上使其软化。角质层的这种形变可促进压力应力向皮下体感系统（触觉小体）传递。摩擦力也随湿度的增加而增大，主要得益于皮肤形变，特别是在较高压力下。

经甘油处理后触觉辨别能力和一些皮肤参数同时发生改善以及在干燥状态下观察到的年轻组与年长组间的差异表明，皮肤状态对触觉感知能力是非常重要的。然而，在未经保湿剂处理下，对高表现和低表现组的两个年长者亚组间的比较结果显示，二者在生物力学或生物摩擦学性能方面没有显著差异，这就提出了有趣的问题：即触觉敏锐度下降的机制，或更确切地说是高表现年长者对触觉敏锐度保留的机制是什么。因此该团队使用相同的触觉感知研究方法对一个新的、更大的年长者群体进行了研究。根据表现不佳（准确率低于60%）或表现良好（准确率>80%）选择两组年长者（每组30 人）。使用显微镜这一简单且无创的躯体感觉状态的测量方法检测Meissner 小体（MC）的密度。MC 通常被认为是接触和按压无毛部位皮肤时最重要的机械受体。结果发现，表现良好组的MC 密度较高，平均值为2.67 mm-2，表现较差组的平均值为1.35 mm-2。因此，表现较差组志愿者皮肤感知能力的减弱可能与神经功能衰退有关。尽管该研究团队强调，因为没有其他触觉受体的相关数据，他们并没有将敏锐度的下降与较低的MC密度直接联系在一起。

三、结论

年长者对精细纹理的动态触觉辨别能力会发生明确且显著的降低，该研究为此提供一种直截了当的检测方法，不仅使得功能退化可以被测量，而且还能够评估使用保湿剂的改善效果。年长者触觉敏锐度的降低与皮肤生物力学特性的降低是相一致的——含水量、弹性和手指摩擦系数都明显降低。手指摩擦力也被认为是精细纹理辨别时的一个重要感知信号。

很大比例的年长者能够保持对精细纹理的触觉辨别能力，这个过程有多方面因素参与。一方面，这意味着今后以修复触觉辨别能力为目的的研究需要将此考虑在内。更重要的是，这一观察结果对阐明触觉敏锐度降低的机制有重要意义。因为皮肤生物力学性能下降在两个亚组之间没有明显差异，所以触觉敏锐度的下降不能简单地与年龄相关的弹性、含水量和摩擦力的变化联系起来。另一个维度与Pacinian 和/或Meissne 触觉小体探测到的振动有关。由于两组的皮肤机械特性相似，因此可以谨慎地排除振动传递的影响，这强烈暗示两组之间的差异与受体的敏感性、密度或信号传递有关联。该研究也明确证实低表现组志愿者的受体密度明显降低。因此，与年龄相关的神经功能下降是触觉敏锐度降低的主要原因。尽管如此，对皮肤进行补水可以改善皮肤的生物力学特性（摩擦力），如我们的研究所示，皮肤的触觉辨别能力在一个维度的丧失，在一定程度上是可以通过对其他维度的改善来代偿的。