【导语】

马克斯·普朗克智能系统研究所的一项最新研究显示，亚洲象（Elephas maximus）鼻部胡须在几何形态和材料属性上具有明显的功能梯度，这种从根部到尖端逐渐变化的结构，有助于通过振动信号的振幅和频率编码接触位置，从而增强触觉感知能力。相关成果于2026年2月12日发表在《科学》（Science）杂志上。

胡须作为复杂触觉器官

研究团队指出，在哺乳动物中，胡须是一类类似刚硬毛发的细长角蛋白杆，是重要的触觉感知工具。构成胡须本体的角蛋白本身不具备感知能力，但胡须根部的毛囊周围密集分布感官神经元，这些神经元能够将胡须受到的微小机械振动转化为神经信号。

以往关于胡须的研究多集中在外形和运动方式上，通常假定胡须沿长度方向的机械性能基本一致。然而，近年来的证据显示，胡须从根部到尖端在刚度和内部结构上可能存在差异，提示材料属性本身在触觉感知中具有重要作用。

大象鼻部胡须的特殊性

与多数可主动摆动胡须的哺乳动物不同，大象鼻部覆盖着数以千计的胡须，这些胡须本身不具运动能力，却分布在高度灵活、厚实的鼻部皮肤上。尽管胡须不能独立移动，它们在大象日常行为中仍频繁接触物体，参与从精细操作到食物处理等多种高精度任务。

在此背景下，论文第一作者 Andrew K. Schulz 博士及其同事提出，大象由于无法主动控制胡须位置，可能通过胡须形状和材料结构的功能差异来弥补这一限制，从而实现有效的触觉感知。

多手段揭示材料与结构梯度

研究团队采用微型计算机断层扫描成像、电子显微镜观察、机械测试以及功能建模等多种手段，对年轻和成年亚洲象鼻部胡须的几何形状、多孔性和刚度进行了系统表征。

结果显示，大象胡须沿长度方向存在显著的材料梯度：

• 靠近根部的区域较厚，内部多孔且整体刚硬；
• 向尖端逐渐过渡为更细薄、内部更致密且整体更柔软的结构。

Schulz 博士在描述这一差异时表示，当用胡须棒的不同部位敲击栏杆时，触感明显不同——尖端感觉更柔软、轻柔，根部则更尖锐、有力。他称，在这种情况下，无需视觉即可凭触感判断接触发生在胡须的哪个位置。

材料梯度如何影响触觉信号

研究认为，这种从刚硬根部到柔软尖端的功能梯度，会直接影响机械振动向毛囊处感官神经元的传递方式，从而改变触觉信号的强度和清晰度。

根据团队的功能建模结果，材料属性的渐变能够放大不同接触位置在振动信号强度上的差异，有助于提高接触位置的分辨度。这一机制被认为可能帮助大象更准确地判断接触点在胡须上的具体位置，对其在复杂环境中的导航以及执行精细操作具有潜在优势。

研究作者将这种依托材料与结构设计实现信息处理的方式描述为胡须的“物理”智能，即通过被动的材料与几何特性优化感知过程，而不依赖胡须的主动运动。

研究发表与参考信息

该研究由 Andrew K. Schulz 等人完成，论文题为《功能梯度促进大象胡须的触觉感知》（“Functional gradients enable tactile sensing in elephant whiskers”），发表于《科学》杂志 2026 年第 391 卷第 6786 期，页码 712-718，DOI 为 10.1126/science.adx8981。