原創(chuàng) Resnick 神經(jīng)現(xiàn)實(shí) 來(lái)自專輯深度 | Deep-diving

莎娜（Sana），一位嬌小的，有著一頭棕色卷發(fā)的31歲法國(guó)女人，正坐在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院臨床研究中心的一把椅子上。她面前放了一張桌子。12臺(tái)紅外攝像機(jī)圍繞在她周圍記錄她每一次行動(dòng)。測(cè)試即將開始。

一只黑色的圓筒立在莎娜面前的桌子上，頂端放著一個(gè)銀色的塑料小球。挑戰(zhàn)內(nèi)容如下：莎娜需要先用手指觸碰自己的鼻子，再觸碰她面前的小球。這很簡(jiǎn)單。她成功碰到了自己的鼻子，又碰到了小球。

現(xiàn)在輪到難的部分了。

一位實(shí)驗(yàn)室技術(shù)員請(qǐng)莎娜閉上了眼睛。他先把莎娜的手指放在了小球上，然后把她的手指移向她的鼻子。技術(shù)員隨后放手并請(qǐng)莎娜自己閉著眼睛嘗試這一動(dòng)作。

突然之間，莎娜腦海中的小球位置信息仿佛被清除了。莎娜摸索著，左右晃動(dòng)自己的手臂。她成功碰到小球的動(dòng)作更像是巧合。她掙扎地尋找自己鼻子的位置，錯(cuò)了好幾次。

“我像迷路了一樣。”莎娜通過(guò)口譯員如此說(shuō)道。閉上眼睛時(shí)，她根本不知道自己的身體在空間里所處的位置。

正在讀這篇文章的你也可以自己試試看。在你面前放一個(gè)水杯，睜著眼睛重復(fù)碰幾次它的頂端，然后閉上眼睛，試著去找找它的位置。你可能依然可以碰到它。

閉上眼睛時(shí)，我們對(duì)世界和自己身體所處位置的感知并沒(méi)有消失，一種非視覺(jué)的印象依然存在。這種感覺(jué)被稱為本體感覺(jué)（proprioception）：一種對(duì)四肢相對(duì)位置和身體空間位置的意識(shí)。正和其他感覺(jué)（視覺(jué)、聽覺(jué)等）一樣，它是我們的大腦在這個(gè)世界里的導(dǎo)航助力。科學(xué)家們有時(shí)把它稱為“第六感”。但它又和其他感覺(jué)有著關(guān)鍵的不同之處。我們知道捂住耳朵感覺(jué)到的是靜默，也知道閉上眼睛看到的是黑暗。可除了極少數(shù)的情況之外，本體感覺(jué)從不關(guān)閉。

莎娜是世界上少有的幾位知道本體感覺(jué)關(guān)閉的感受的人之一。她36歲的姐姐薩珊（Sawsen）亦是其中之一，于2019年8月也接受了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的測(cè)試。她和莎娜一樣，也很難在黑暗中找到自己鼻子的位置。

“在家的時(shí)候，”薩珊說(shuō)，如果停電的時(shí)候她站著，“我會(huì)摔倒。”形容那種感受和想象它一樣困難。“那就好像你帶著眼罩被人旋轉(zhuǎn)了好幾次，然后被要求向一個(gè)方向走去。在開始的幾秒內(nèi)，你根本不知道你該走向哪兒。”完全迷失方向。

這對(duì)姐妹（為保護(hù)她們的隱私，我不會(huì)提到她們的姓氏）也和我們分享了另一樁奇事：她們對(duì)大多數(shù)自己觸碰的東西沒(méi)有任何感覺(jué)。“就算睜著眼睛，觸碰小球的時(shí)候我也感覺(jué)不到它。”薩珊說(shuō)。

觸覺(jué)上的“盲人”

在所有感覺(jué)里，觸覺(jué)和本體感覺(jué)可以說(shuō)是我們理解最淺的。但在過(guò)去的十年間，神經(jīng)科學(xué)家們對(duì)此有了極大的突破，揭示了觸覺(jué)和本體感覺(jué)的工作機(jī)制。對(duì)于截肢人群而言，這給更好地治療病痛和完善假肢帶去了希望。同時(shí)，科學(xué)突破也讓我們更完整地理解身為人類以及通過(guò)身體感受世界的意義。

莎娜，薩珊，和少數(shù)其他類似的患者是研究觸覺(jué)和本體感覺(jué)的科學(xué)家們理想的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。他們的肌肉和大腦與常人無(wú)異，只僅僅缺少一樣微小卻極具影響力的東西：一個(gè)分子大小的、像大門一樣的感受器，通過(guò)它，身體上的受力得以進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng)，又上升至意識(shí)。這個(gè)感受器名為piezo2，十年前剛剛被發(fā)現(xiàn)。這個(gè)分子的缺失本質(zhì)上讓患者在本體感覺(jué)的系統(tǒng)里失去了“眼睛”，也讓他們的皮膚無(wú)法感受特定的感覺(jué)。

這種病人數(shù)量極其稀少——美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院團(tuán)隊(duì)和他們?nèi)澜绲耐轮徽业搅?8例，其中最先的兩例被記錄在2016年的《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（New England Journal of Medicine）里。這兩例案例的重要性“等同于找到第一個(gè)盲人或是聾人”，亞歷山大·切斯勒（Alexander Chesler），一位曾經(jīng)和莎娜、薩珊以及其他患者合作的美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院神經(jīng)科學(xué)家說(shuō)，“根據(jù)我們現(xiàn)在對(duì)此感受器的了解，這些病人正是觸覺(jué)上的‘盲人’。”

在缺失感受器的情況下，人很難控制自己的身體，特別是在他們的視線被阻斷的時(shí)候。而且這種稀少的遺傳病的癥狀經(jīng)常被誤診或是很多年都診斷不出。

小分子的大影響

卡斯滕·鮑曼（Carsten B?nnemann）是一位追蹤神經(jīng)醫(yī)學(xué)謎題的偵探。每當(dāng)有兒童患有難以診斷的神經(jīng)病學(xué)癥狀時(shí)，他就會(huì)突然出現(xiàn)，試著解決難題。“我們尋求無(wú)法解釋的案例。”鮑曼作為美國(guó)國(guó)立神經(jīng)病及中風(fēng)研究所的兒童神經(jīng)科學(xué)家說(shuō)道。

2015年，正是一個(gè)這樣神秘的案例把他帶到了加拿大的卡爾加里市，去檢查一位有奇怪病狀的18歲女性。她能走——她7歲左右就學(xué)會(huì)了——但只能在她盯著自己腳的情況下。她如果在站立的時(shí)候閉上眼睛，就會(huì)跌倒在地。好似她的視線能打開一個(gè)秘密的開關(guān)，打開就能讓她能控制看到的身體部分。視線之外，她就不能控制自己的身體。

“當(dāng)我檢查她時(shí)，我意識(shí)到她沒(méi)有……本體感覺(jué)。”鮑曼說(shuō)。閉上眼睛的時(shí)候，她完全感覺(jué)不到醫(yī)生上下緩慢移動(dòng)她手指的動(dòng)作。但是感覺(jué)的缺失并不只限于她的手指關(guān)節(jié)處。她的手肘，肩膀，臀部——任何身體關(guān)節(jié)——都沒(méi)有對(duì)運(yùn)動(dòng)的感知。

雖然不常在我們的自覺(jué)意識(shí)里，本體感覺(jué)依然有非常重要的作用。“如果你想動(dòng)作協(xié)調(diào)，你就一定得知道自己身體在運(yùn)動(dòng)中每時(shí)每刻所處的位置，”亞當(dāng)·漢特曼（Adam Hantman），一位在霍華德·休斯醫(yī)學(xué)院研究本體感覺(jué)的神經(jīng)科學(xué)家如是說(shuō)道，“你可以看著自己的四肢，但那意味著你就不能看其他地方。”本體感覺(jué)讓我們的雙眼能夠把注意力投放在身體之外。

為了診斷癥狀，鮑曼團(tuán)隊(duì)測(cè)定了這位女孩的全部基因序列，找到了一處編碼觸覺(jué)感受器piezo2的基因變異。2015年，piezo2對(duì)于科學(xué)界來(lái)說(shuō)還十分新奇。

在很久以前，科學(xué)家們就已經(jīng)知道，各種各樣的特殊神經(jīng)專門用于感知外部世界。如果把神經(jīng)比作傳輸外部信息進(jìn)入大腦的電線，那這些感受器就是產(chǎn)生電訊號(hào)的開關(guān)——生物機(jī)器的第一個(gè)齒輪。

這一對(duì)piezo2的里程碑式的發(fā)現(xiàn)誕生在斯克里普斯研究中心，那里的研究人員花費(fèi)了數(shù)年時(shí)間用小型玻璃探頭刺探細(xì)胞。（被戳?xí)r，piezo感受器會(huì)產(chǎn)生微小的電流。“Piezo”在希臘語(yǔ)里是“按壓”的意思。）研究人員找到了兩種感受器——piezo1和piezo2。當(dāng)含有這些感受器的細(xì)胞被拉伸時(shí)，感受器就會(huì)打開，讓離子涌進(jìn)來(lái)并發(fā)出電脈沖。

piezo1和我們身體內(nèi)置的血壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及其他依賴于壓力感知的體內(nèi)系統(tǒng)都有關(guān)聯(lián)。后續(xù)研究揭示，piezo2是一種對(duì)觸覺(jué)和本體感覺(jué)都很關(guān)鍵的分子，是機(jī)械力進(jìn)入我們意識(shí)的大門。

2015年，科學(xué)家們才剛剛開始研究piezo2對(duì)老鼠的作用，更不用提對(duì)人類了。鮑曼必須對(duì)此展開更加深入的研究，所以他回到了位處馬里蘭州貝塞斯達(dá)的美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究院，然后給當(dāng)時(shí)正在對(duì)老鼠做缺失編碼piezo2的基因?qū)嶒?yàn)的切斯勒發(fā)了郵件。鮑曼在郵件中提及加拿大的病人和另一位圣地亞哥的8歲女孩的情況——她們已經(jīng)被確診有此類基因變異。

“我基本上是摔出了自己的椅子然后沖去他的辦公室。”切斯勒回憶道，“我絕不會(huì)有機(jī)會(huì)請(qǐng)我的老鼠描述它們的生活和實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷。”

神秘的觸覺(jué)解釋說(shuō)

莎娜和薩珊，就像鮑曼的第一位病人一樣，生來(lái)就帶著使piezo2無(wú)效的基因變異。這讓她們一生都要忍受本體感覺(jué)、觸覺(jué)和運(yùn)動(dòng)上的障礙。她們都能自己走一點(diǎn)路，但出行還是需要電動(dòng)輪椅。她們能夠獨(dú)立生活。莎娜是一位臨床心理學(xué)家，而薩珊成立了一個(gè)為殘障兒童設(shè)立的營(yíng)地。

她們不知道有本體感覺(jué)的生活是怎么樣的，所以更難表述缺失本體感覺(jué)的生活是怎樣的。“我沒(méi)有好的參照物，因?yàn)槲乙恢比绱恕！鄙日f(shuō)。

在醫(yī)療記錄提及的少數(shù)幾位缺失本體感覺(jué)的案例中，最為著名的是宜恩·沃特曼（Ian Waterman）:一位感知觸覺(jué)和本體感覺(jué)的神經(jīng)因感染而損傷的英國(guó)男性。這使他從脖子以下沒(méi)有任何感知或者本體感覺(jué)，即便他還能活動(dòng)自己的身體。那就好像處在“無(wú)四肢的迷茫狀態(tài)”中，神經(jīng)科學(xué)家喬納森·科爾（Jonathan Cole）在沃特曼的醫(yī)療記錄中寫道。

BBC紀(jì)錄片《The Man Who Lost His Body》

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BBC

沃特曼顯然患有神經(jīng)損傷。然而，直到一年前，莎娜和薩珊都不知道造成她們的奇怪癥狀的原因。而后，她們也被檢測(cè)出piezo2基因變異陽(yáng)性，這把她們引向了鮑曼和切斯勒正在進(jìn)行的關(guān)于piezo2對(duì)人類作用的研究。到目前為止，研究人員已經(jīng)見到過(guò)12位攜帶無(wú)效piezo2感受器的患者。

因?yàn)楹泻芏囝愋停颐恳活惗家蕾囉谛┪⒉煌纳窠?jīng)和感受器系統(tǒng)，觸覺(jué)實(shí)際上是一種非常復(fù)雜的感覺(jué)。

僅僅是欣賞一下我們能感知的所有就足以讓人敬畏。“如果有個(gè)人偷偷躲在你身后，哪怕只動(dòng)一根你的頭發(fā)，你都會(huì)馬上感覺(jué)到，”切斯勒說(shuō)，“這是最令人驚艷的生物工作機(jī)制之一。”

從很多層面上講，我們身體能感知的訊息都比眼睛、耳朵和嘴巴接收到的多變得多。比方說(shuō)，冷熱感知和輕觸覺(jué)（light touch） 感知會(huì)用到不同的神經(jīng)和感受器（有些感受器最近才被發(fā)現(xiàn)）。疼痛、癢和壓力也不一樣。也有一些觸覺(jué)感受取決于情境。想象一下T恤輕觸你身體的感覺(jué)是怎樣在穿著很久之后從你的意識(shí)中慢慢減退的。但在太陽(yáng)下烤著的時(shí)候穿同一件T恤突然就變得不能忍受了。

沒(méi)有piezo2，那對(duì)姐妹感覺(jué)不到輕微的觸碰，特別是她們的手和手指。薩珊告訴我說(shuō)，當(dāng)她把她的手放在皮夾里的時(shí)候，“我會(huì)把手從包里拿出來(lái)，以為我正握著一樣?xùn)|西，但我手上其實(shí)是空的。”她感覺(jué)不到物件，也不知道自己的手在哪里。因此，如果她不直視皮夾，那對(duì)她來(lái)說(shuō)就是一個(gè)黑洞。

但這對(duì)姐妹能感覺(jué)到冷熱，壓力，也不對(duì)痛覺(jué)免疫。尤其是，她們能感知到刺痛。

薩珊培養(yǎng)了精準(zhǔn)射擊的愛(ài)好（為了釋放壓力），給武器的扳機(jī)裝上了一個(gè)硬邊方形小塊。當(dāng)她把手指摁在硬邊上的時(shí)候，她能感覺(jué)得到它。

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這類掐捏造成的刺痛感一定是從不同于piezo2的感受器傳入神經(jīng)系統(tǒng)的。“所以對(duì)于那種你掐捏的時(shí)候產(chǎn)生的刺痛感，我們其實(shí)并不清楚在分子層面上是什么引起了你的神經(jīng)元活動(dòng)。”這很讓人意外。在2019年，刺痛是怎樣一步步搭建樂(lè)高一般進(jìn)入我們的神經(jīng)系統(tǒng)的，依然是一個(gè)科學(xué)謎題。

這對(duì)姐妹能感覺(jué)到刺痛，卻感覺(jué)不到另一種觸痛感（tactile allodynia），即平時(shí)舒適的輕觸覺(jué)變得疼痛。實(shí)驗(yàn)室里，研究人員通過(guò)用辣椒素（capsaicin）——辣椒中導(dǎo)致辣感的化學(xué)物質(zhì)——摩擦皮膚來(lái)產(chǎn)生觸痛感。

還有另一個(gè)謎團(tuán)：這些患者身上覆蓋毛發(fā)的皮膚部分，比如手臂，能感覺(jué)到撫摸。但奇怪的是，他們似乎感覺(jué)不到單獨(dú)毛發(fā)的移動(dòng)。“我們不清楚這到底是怎么做到的。”切斯勒說(shuō)道。也就是說(shuō)，目前的神經(jīng)科學(xué)完全不理解這種感覺(jué)是怎么產(chǎn)生的。

正是這些洞悉讓這項(xiàng)研究能有實(shí)際作用的成果，即治療疼痛的新方法。科學(xué)家們希望通過(guò)辨別物理感覺(jué)的傳感器學(xué)會(huì)如何增強(qiáng)，或是在引起疼痛時(shí)關(guān)閉感受器。

這是痛覺(jué)研究的夢(mèng)想。”切斯勒說(shuō)，“我們能不能擺脫現(xiàn)在看待痛覺(jué)的粗略方式，從更系統(tǒng)的層面來(lái)理解它？”例如，如果你不知道負(fù)責(zé)刺痛的感受器，你就不能設(shè)計(jì)出一款藥物將它關(guān)閉。

本體感覺(jué)之謎

觸覺(jué)很復(fù)雜。本體感覺(jué)可能比它更復(fù)雜。但通過(guò)研究本體感覺(jué)，研究人員可能會(huì)有延伸出人體之外的新發(fā)現(xiàn)或發(fā)明。

我們的肌肉深處有一種名叫肌肉紡錘（muscle spindles）的纖維，是一捆記錄肌肉拉伸的纖維和神經(jīng)。在肌肉紡錘的神經(jīng)末端，是的，你就能找到piezo2。當(dāng)肌肉受到拉伸和收縮時(shí)，piezo2會(huì)把所有的信息傳輸?shù)侥愕募顾鑱?lái)判斷四肢所處的位置。

神奇的是，你身體里的所有肌肉每時(shí)每刻都在傳遞這樣的訊息。你的神經(jīng)系統(tǒng)不知為何不需任何自主意識(shí)就能處理海量的這類信息。這怎么可能被我們意識(shí)到呢？你會(huì)由于信息過(guò)載而發(fā)瘋的。

不如思考一下人是怎樣坐直的。你背部的所有肌肉都必須傳遞正確的信息來(lái)讓你的脊柱保持直立，而缺失piezo2的患者則沒(méi)有這項(xiàng)功能。他們沒(méi)有指導(dǎo)大腦如何對(duì)齊脊柱的背部肌肉，所以通常具有側(cè)彎的身體姿勢(shì)。（據(jù)我所知，很多患者出生前在子宮中也是錯(cuò)位的，抑或是一出生就患有髖關(guān)節(jié)位移——這是本體感覺(jué)根本作用的體現(xiàn)。）

由于缺失本體感覺(jué)主要的輸入信息，莎娜和薩珊一定要集中注意力才能避免迷失方向。有些時(shí)候，莎娜說(shuō)，僅僅是頭發(fā)遮住眼睛就會(huì)讓她失去自己身體所處的方向。當(dāng)有人因離她的臉太近而阻隔了她的周邊視覺(jué)（peripheral vision）時(shí)，同樣的情況也可能發(fā)生。這意味著她需要更努力地集中注意力才能親吻別人。

- Ramona Iurato -

大腦毫不費(fèi)力地整合所有本體感覺(jué)訊息的過(guò)程依然是一個(gè)晦澀的謎題。“最令人驚奇的是它的靈活性，”漢特曼評(píng)價(jià)道，“你可以讓我去取一個(gè)杯子，同時(shí)要求，‘動(dòng)作不能和、之前做過(guò)的重復(fù)’。而且不用練習(xí)，我就能把手放在背后上下移動(dòng)去夠杯子。我以前從來(lái)沒(méi)有做過(guò)類似的動(dòng)作，但我在未練習(xí)時(shí)就能輕易做到。”

研究中還有很多迷人的復(fù)雜謎題沒(méi)能被科學(xué)家們完全解開。科學(xué)家們基本上把觸覺(jué)和本體感覺(jué)當(dāng)作不同的系統(tǒng)。“但它們?cè)谀撤N程度上又是互相重疊的。” 喬里安·德·諾伊（Joriene De Nooji）, 一位在哥倫比亞大學(xué)研究本體感覺(jué)的神經(jīng)學(xué)研究員說(shuō)道。皮膚里的感受器幫助我們理解四肢的位置。“走路的時(shí)候，每當(dāng)你走一步，你的腳底各種各樣的壓力感受器都會(huì)被激活。”她說(shuō)。這同時(shí)也把身體所處位置的訊息傳遞至大腦。

我們有非常非常多的信息輸入感覺(jué)系統(tǒng)，來(lái)及時(shí)反饋并指導(dǎo)意識(shí)掌控身體的運(yùn)動(dòng)。“研究大腦是如何整合這些信息的——它所建造的模型的算法和應(yīng)用——能幫我們?cè)斐龈玫臋C(jī)器。”漢特曼說(shuō)。

這類研究特別是能幫助研究人員完善由截肢人群的神經(jīng)系統(tǒng)直接控制的義肢。“現(xiàn)在的機(jī)器已經(jīng)能夠較好地接受大腦的指令來(lái)移動(dòng)義肢，”他說(shuō)，“但我們還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能完善機(jī)器，形成反饋閉環(huán)，即反過(guò)來(lái)從機(jī)器讀取感覺(jué)訊息。”

大腦還有另一項(xiàng)研究人員十分想理解的利用本體感覺(jué)的功能：它是如何補(bǔ)償本體感覺(jué)的損失的，就像莎娜和薩珊的例子。

大腦最了不起的能力

肌肉紡錘和其他神經(jīng)末端能夠解釋本體感覺(jué)是如何工作的，但更奇怪的是它如何在我們的意識(shí)中呈現(xiàn)。

我一直在思考，當(dāng)我閉上眼睛去觸碰某件東西的時(shí)候發(fā)生了什么。我面前的桌子上放了一個(gè)玻璃杯。我閉著眼睛也能抓到它。我努力集中注意玻璃杯的空間位置，然后解剖這種感覺(jué)：我現(xiàn)在究竟在經(jīng)歷什么？

仿若試圖描述一場(chǎng)白日夢(mèng)。你知道它存在，感覺(jué)也很真實(shí)，但它偏偏沒(méi)有任何形狀。“這就是意識(shí)。”雅登·帕特珀森（Ardam Patapoutian），一位斯克里普斯研究中心的神經(jīng)科學(xué)研究員評(píng)論道。正是他的團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)了piezo感受器。意識(shí)的物質(zhì)層面，他說(shuō)，就是部分由本體感覺(jué)來(lái)輸入信息和塑造的。

《后港》

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徐啟軒

在寫這個(gè)故事的時(shí)候，我曾經(jīng)想象大腦創(chuàng)造意識(shí)猶如巫師制作魔藥。這位巫師從肉體提取感覺(jué)輸入，比如觸覺(jué)、溫度、關(guān)節(jié)感知，再和思想、情緒、記憶和對(duì)世界的預(yù)期攪拌在一起，扔進(jìn)鍋里合成我們的意識(shí)。整體的自我意識(shí)產(chǎn)生于這些分散的部分，卻遠(yuǎn)大于它們之和或任一單獨(dú)部分。

但這并不意味著如果你漏掉某一原料，魔藥就會(huì)變質(zhì)。莎娜和薩珊沒(méi)有piezo2感受器傳遞訊息，但她們的大腦依然能用其他原材料來(lái)補(bǔ)償。她們和其他人一樣有意識(shí)。

切斯勒認(rèn)為這對(duì)姐妹的大腦依然有能力繪制她們身體的地圖，只是需要用到其他的輸入信息，比如視覺(jué)或者其他感官，如冷熱和疼痛。就像善用聽覺(jué)的盲人，她們用自己其他的感覺(jué)來(lái)補(bǔ)償所缺失的信息。當(dāng)莎娜閉著眼睛觸摸圓柱體時(shí)，她說(shuō)她正試著根據(jù)空調(diào)風(fēng)管猜測(cè)小球的位置。她記得小球旁邊比較涼爽，所以在試圖找到空間里溫度較低的點(diǎn)。

“她們的大腦是如何在缺少常人所必需的信息下構(gòu)建身體形象的？這恐怕是關(guān)于本體感覺(jué)最關(guān)鍵的問(wèn)題之一，”切斯勒說(shuō)，“也是我希望在未來(lái)幾年內(nèi)我的團(tuán)隊(duì)能開始解答的問(wèn)題。”

但有一個(gè)事實(shí)你不需要研究就能明白：人類的大腦有著不可思議的彈性。

“你慢慢習(xí)慣自己的身體，”薩珊說(shuō)，“學(xué)著如何處理接觸到的信息。”

作者：Brian Resnick | 封面：Leonardo Santamaria

譯者：Jinhan | 審校：杜彧

排版：平原

原文：

https://www.vox.com/the-highlight/2019/11/22/20920762/proprioception-sixth-sense

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