痛和痒（一），各种伤害都归结为痛

动物要在不断变化的环境中生存，必须有感受环境变化的机制，这就是动物的感觉。动物的感觉包括视觉（接收电磁波传递来的信息）、听觉（接收物质振动传递的信息）、嗅觉（感知空气中外来分子结构的信息）。这些感觉都不需要动物与发出信息的物体直接接触，因而能够接收到从远距离传来的环境信息。另一类感觉是需要与外界物质直接接触的，其中味觉通过与外来分子的直接接触来获得分子结构特点的信息，是微观的；而触觉通过体表与外界物体的直接接触来感知外部物体的存在，是宏观的。这些基于不同机制的感觉综合起来，就能够给动物提供外部环境变化比较全面的信息。

触觉可以获得动物所接触的物体的大小、形状、软硬、质地、冷热等信息，所传递的信息是非伤害性的（innocuous stimuli）。但动物光有触觉还不够，还需要感知伤害性刺激（noxiousstimuli）的能力。这种感觉也依赖动物与外界物质的直接接触，但是与身体接触的物质是有可能对动物造成伤害的，例如刺、掐、拧、扯、高温、低温、强酸、强碱、电击等。之所以动物需要这种能力，是因为比起植物来，动物更经受不起身体的伤害。植物的构造相对简单，身体也没有固定的形状，失去一根树枝，甚至拦“腰”折断，都不会危及植物的生命。而动物的身体构造复杂，还有通过液体流动形成的循环系统，身体伤害会造成血液外流，危及生命。动物要运动，也需要身体构造完整平衡，断肢通常会影响动物的生存能力。如果动物对身体伤害没有感觉，就不会主动做出躲避伤害源的动作，就会持续受到伤害，最后危及生命。动物对伤害没有感觉，也不会从伤害中学习，在以后的生活中主动避免同样的伤害。为了让动物感觉到伤害并且记住伤害，这种感觉必须足够强烈，难以忍受，这就是动物的痛觉。痛觉使动物做出激烈的反应，迅速离开伤害源（例如火烧和电击）。

除了痛觉，动物还需要感知对身体比较轻微的，潜在有害的刺激。这种刺激也是通过动物的身体与外界物质直接接触而引起的，它们多半不会危及生命，例如蚊虫叮咬、蚂蚁爬过、真菌感染（例如各种癣）、植物有刺激性的化合物等，但是也可能对身体造成一定程度的局部损害，所以也不能置之不理。这种只是提醒身体有不良刺激存在，不需要身体做出激烈的反应的感觉就是痒。动物对痒的反应不是逃离刺激源，而是伸向刺激源，这就是抓挠。因此痛和痒都是对身体有潜在伤害的刺激的感觉，但是彼此之间又有明显的区别。

各种伤害都归结为痛

由于触觉是动物感知世界的重要手段，所以触觉不仅灵敏度高，使得轻微的触碰也能感觉得到，而且对各种触觉的分辨力很高，这样才能够从触摸中获得外部世界尽可能多的信息。例如皮肤中的环层小体（LamellarCorpuscle，又称帕西尼小体Pacinian Corpuscle）感受物体的光滑度和皮肤的快速变形；麦氏小体（Meissner’s Corpuscle）感受轻微触摸；鲁菲尼氏小体（Ruffini Endings）和梅克尔小体（Merkel endings）感受持续的压力；克氏终球（Krause’s EndBulb）感知低频振动等。这些感受器中的神经细胞所感受的都是机械力，但是由于感受器的结构不同，感受的接触信息也不一样。这些感觉器官里面的神经纤维与各种特异的结构相连，通过这些结构分别传递和放大各种机械力，例如拉伸、压迫、滑动、高频和低频振动等。触觉的敏感度很高，即活化阈值低。通过触摸，我们可以知道摸到的东西是木头还是玻璃，金属还是棉花，光滑还是粗糙、坚硬还是柔软。中医甚至可以用手腕处桡动脉三个部位（分别叫做寸、关、尺）的跳动情形获得病人身体状况的宝贵资料。

但是对于能够造成伤害的痛觉来讲，感觉的阈值应该比较高，要到组织伤害的程度才触发感觉。如果日常生活中的接触都会引起伤害感，那不仅是“谎报军情”，而且会严重干扰正常生活。动物做到这一点的方式就是不给伤害感受器提供任何集中和放大外部刺激的物理结构，而只是用裸露的神经纤维末梢上的感受器来直接感受伤害性的刺激。由于没有放大结构，刺激只有达到相当强度，一般到达足以造成组织伤害的程度，这些感受器才被活化，这样就避免了“谎报军情”的问题。

与触摸要分辨物体的各种性质不同，对于各种组织伤害来讲，及时向身体发出警示，让身体立即做出反应是最重要的，具体是什么伤害倒不是那么重要，身体也不必等到弄清刺激的性质再采取行动。无论是电击、火烧还是刺伤，我们本能的反应都是立即缩回，而不必去想伤害是什么性质，那样反而会延缓我们逃离伤害的速度。所以各种伤害都引起同样的感觉，那就是痛。针刺刀割会引起疼痛，掐拧撕咬也可以产生疼痛；火烧水烫可以产生疼痛，寒风冰霜也能引起疼痛。酸碱腐蚀会产生疼痛，辣椒入眼也会引起疼痛。这些刺激可以分为机械性刺激，极端温度刺激和化学刺激。除此以外，电位的突然改变（电击）也可以引起疼痛。虽然刺激的性质彼此不同，但是后果都是组织伤害，我们的感觉也都是疼痛。痛就是告诉身体：有伤害了，马上采取行动，这就够了，因为反应只有一个，就是逃离伤害源。

但是要把性质完全不同的伤害性刺激都转化成为痛觉，对刺激接收器就有很高的要求。细胞表面的受体通常只和能够与它结合的分子起作用，要把机械力、化学物质、极端温度和跨膜电位的刺激都用一种细胞表面的受体来感受，好像是要求过高。但是在实际上，生物在进化过程中已经发展出了这样的多功能信号接收器，这就是TRP离子通道，它们在动物的触觉和听觉这些非伤害性的刺激中担任感受机械力的受体，而且都需要特殊的结构来放大机械力。研究表明，在没有放大结构的情况下，TRP离子通道也是感受伤害性刺激的主要受体。

感受各种伤害性刺激的TRP离子通道

TRP离子通道的全名是Transient Receptor Potential Ion Channels，译成中文就是“瞬时受体电位离子通道”。这种通道最先是从果蝇的一个突变体上发现的。正常的果蝇在受连续光照时会发出持续的神经信号，而这个突变体却只能发出很短暂的神经信号。研究发现，突变的是一种细胞表面受体，为一类离子通道，因此这类蛋白质就叫做瞬时受体电位离子通道。后来，类似的通道在所有动物的身上都有发现，种类有数十个之多。

但是这个名称有一个缺点：瞬时受体电位本来是果蝇身体上的一个突变体表现出来的性质，用它来做这类离子通道的名称，会使人误以为正常的离子通道也会产生瞬时电位变化。为了避免这个缺点，我们在下文中不再用“瞬时受体电位离子通道”这样的用语，而只称之为TRP离子通道。这样既保留了英文缩写中原来的意义，与国际上的称呼保持一致，又避免了原来全名的翻译所能引起的误解。

这类离子通道的共同特征是，它们都位于细胞表面的细胞膜上，都含有六个跨膜区段（trans-membrane domain，简称TMD），而且它们的两端（氨基端和羧基端）都位于细胞内。TRP蛋白质形成四聚体，由每个单体的TMD5和TMD6 围成离子通道，所以每个通道由8个跨膜区段组成。这些通道在平时是关闭的，但能被各种达到一定强度的刺激打开，让阳离子进入细胞。这些强刺激包括强的机械力、酸碱度的大幅变化、温度的大幅变化、能够和TRP离子通道结合的化学物质等。这次刺激通过改变细胞膜的结构和直接作用于TRP离子通道本身使离子通道的形状改变，通道开启，让正离子通过。正离子的进入会改变细胞膜两边的电位差，使细胞去极化（depolarization），在神经细胞中触发神经电信号。它们对于正离子的选择性不高，可以让钙，钠，钾等离子进入细胞，但不同类型的TRP离子通道对这些离子的偏好不同。

TRP离子通道大约有28种，分为七个大类，分别是TRPC（canonical），TRPV（Vanilloid），TRPA（Ankyrin），TRPM（Melastatin），TRPP（Polycystin），TRPML（Mucolipin）和TRPN（NompC），每个大类又有若干种，例如果蝇有两种TRPV类型的离子通道，小鼠和人类都有六种，分别是TRPV1、TRPV2、TRPV3、TRPV4、TRPV5和TRPV6。

动物实验表明，对于伤害性刺激感受最重要的是TRPV1。TRPV1可以感受强机械力刺激所造成的对细胞膜和受体分子的扰动，可以被组织伤害时释放出来的物质如氢离子所活化（pH < 5.2时），也能被摄氏43度（感觉到“烫”）以上的温度活化。TRPV1也对电位变化敏感，因此也可以被电流所活化。它还能被化学物质如辣椒素（Capsaisin，辣椒中引起“辣”感觉的物质，）所激活，所以“烫”和“辣”是由同一种受体感受的。这些刺激通过改变细胞膜和TRP离子通道的形状使离子通道打开，因此TRPV1是真正的多功能受体（polydomal receptor），可以把各种伤害性刺激综合起来，产生痛觉。除了表达于皮下的神经纤维上，TRPV1离子通道还表达于肌肉、骨骼、关节和内脏，所以也可以接收这些地方的病理信号。

TRPV1也不是感觉伤害性刺激的唯一离子通道。例如温度到52摄氏度（烫得发痛的温度）时，TRPV2被激活，向身体报告危险的高温，让动物及时躲避。在温度低于17摄氏度时，TRPA1离子通道被激活，向身体报告低温。温度更低时，TRPM8离子通道被激活，向身体报告可能的冻害。薄荷醇（menthol）能够结合于TRPA1和TRPM8离子通道，激活它们，让我们有冷凉的感觉，尽管实际温度并没有降低，类似于辣椒素结合于TRPV1离子通道让我们有烫的感觉。

TRP离子通道的变种也很有趣。例如鸟类的TRPV1离子通道对辣椒素不敏感，所以鹦鹉能够以辣椒为食，并且散布其种子。吸血蝙蝠（vampire bat）有正常的TRPV1离子通道感受伤害性刺激，包括42摄氏度以上的温度，但是吸血蝙蝠在鼻唇区还有一个缩短了的TRPV1离子通道的变种，在30摄氏度时就被激活，用于探测吸血对象身体发出的热量。

传输痛觉信号的神经纤维

在感觉神经中，传输非伤害性机械刺激和传输伤害性刺激的神经纤维也是彼此分开的。把感觉信号从外周传输到中枢神经系统的神经纤维叫做传入纤维（afferent fibers），分为Aa、Ab、Ad和C四种，它们的结构和粗细不同，传输的信号也不同。Aa神经纤维最粗，直径13-20微米，有髓鞘包裹，传输速度最快，能够达到每秒80-120米，主要传递自体感觉，例如从肌梭（muscle spindle）和筋腱结合处的高尔基器（Golgi organ，不要和细胞中的高尔基体Golgi apparatus混淆）传递来的信息。Aa神经纤维也可以是传出神经纤维（efferent fiber），传输从中枢神经系统到肌肉的信号。这些信号都和动物的运动平衡、捕食和逃跑有关，和动物生存的关系最大，所以用速度最快的神经纤维来传递信号。Ab类神经纤维稍细，直径6-12微米，有髓鞘包裹，传输速度每秒35-75米，传输非伤害性刺激，如触觉的信号。所以Aa和Ab神经纤维传递的都是非伤害性刺激的信号。传输痛觉（伤害性）信号的是Ad和C神经纤维。Ad纤维是A类神经纤维中最细的，直径1-5微米，有薄的髓鞘包裹，传输速度每秒5-35米。C类神经纤维是所有神经纤维中最细的，直径0.2-1.5微米，外面也没有髓鞘包裹，传输速度最慢，为每秒05-2.0米。

Ad纤维末端的分支聚集在皮下比较小的区域内，所以传输的痛觉信号可以精确定位。而C纤维的分支分布比较弥散，痛觉难以准确定位。由于这两种神经纤维在皮下的分布特点传输信号的速度不同，在皮肤受到伤害时，我们首先感觉到Ad纤维传输的尖锐的，定位精确的痛感，然后才是C纤维传输进来的弥散的钝痛。

痛觉信号的接收和第一级放大

在触觉和听觉感受器中，机械力是通过特殊的结构来集中和放大的，例如使用鞭毛、纤毛和刚毛的杠杆作用，利用鼓膜集中振动能量的作用等。那么TRP离子通道又是如何感受到各种伤害性刺激的呢？

就像上面提到过的，接收伤害性刺激的TRP离子通道没有任何特殊的物理结构（例如纤毛）来放大信号。这些TRP离子通道位于感觉神经的末梢上，这些末梢是裸露的，没有髓鞘（myelin sheets）包裹，而且高度分支，直接埋藏于皮下。由于没有放大结构，这些TRP离子通道不像触觉和听觉感受器中的TRP通道那样容易被激活，而是要经受巨大的机械力、极端的温度、以及专门化学物（例如辣椒素）的结合才能够被激活。这样就保证了一般非伤害性的刺激不会产生痛觉。由于阈值高，这些强刺激虽然可以活化TRP离子通道，使膜电位降低，但是还不足以触发动作电位，即让神经细胞发出信号脉冲，而是还需要将信号放大，到能够触发神经脉冲的程度。因此伤害性刺激的信号需要放大，但不是TRP离子通道接收信号之前放大，因为那样会把非伤害性刺激误报为伤害性刺激，而是接收到信号，TRP离子通道被活化之后再放大，这样既可以保证TRP离子通道的高阈值，不至于“谎报军情”，又可以在TRP离子通道被激活后，信号能够被增强，向动物报告伤害性刺激。这种放大叫做第一级放大，主要是通过位于同样的传输痛觉信号的神经纤维（Ad和C纤维）上的另一种离子通道来实现的。

放大TRP通道效果的离子通道是膜电位控制的钠离子通道（Voltage-gated sodium channels，简写为Na_v，其中的V代表voltage）。它们能够感受到TRP离子通道活化所引起的跨膜电位的部分降低（未达到阈值），打开钠离子通道，让更多的钠离子进入细胞，使膜电位的变化到达阈值，触发动作电位。

这样的钠离子通道分1、2、3型，每型又有多种亚型。人类有9种1型的这类通道（Na_v1.1到Na_v1.9），其中的Na_v1.7和Ma_v1.8表达于传递伤害信息的神经纤维中，放大TRP离子通道开启时引起的膜电位降低，触发神经脉冲。这两种钠离子通道在传递痛觉中的重要性可以从它们的突变效果上看出来。使Na_v1.7失去功能的突变能够使人丧失一切感觉痛的功能，例如在巴基斯坦北部就发现有三个彼此有血缘关系的家庭，里面有些成员完全感觉不到疼痛，可以在燃烧的煤炭上行走，刀叉刺入肌体也不觉得疼。研究发现这些人身上为Nav1.7编码的基因（SCN9A）发生了突变，使蛋白产物的功能丧失。相反，如果Na_v1.7发生了使其处于自然激活状态（即功能获得，gain of Function）的突变，就会使病人在没有伤害的情况下感到疼痛，叫做红斑性肢痛病症（Erythromelagia）和阵发性剧痛症（paraoxysmal extremepain）。二者都使患者感觉有强烈的灼烧性疼痛。Na_v1.8（由SCN10A基因编码）功能获得的突变也会使患者有周边神经痛（painfulperipheral neuropathy）。利多卡因（lidocaine）有镇痛作用，是因为它能够抑制Na_v1.7和Na_v1.8的活性。

除了放大TRP离子通道的信号，Na_v1.8还能报告身体受冻的信息。在温度接近零摄氏度时，许多TRP离子通道都失去功能，所以我们在受冻的部分会感到麻木。但是在低温时，Na_v1.8离子通道仍然保持功能，而且能够被低温活化，所以Na_v1.8离子通道是在冰冻状态下向身体报告低温的离子通道。

痛觉信号的第二级放大

除了痛觉信号的第一级放大，动物还进一步使痛觉信号放大，使其强度更大，持续的时间更长，这就是痛觉信号的第二级放大，它能够强烈而且持续地提醒动物伤害的存在，不要去触碰受伤的区域，让其自然痊愈，同时也让动物留下难忘的记忆，以后要尽量避免同样伤害的发生。痛觉的第二级放大是通过传输伤害信号的神经元之间的相互作用而实现的。

虽然传入神经纤维的粗细和结构（有髓鞘和无髓鞘）不同，但是它们之间有一个重要的共同点，就是它们细胞体（含细胞核的膨大部分）的位置和传输信号的神经纤维的构成和其它的神经细胞不同。许多中枢神经系统的细胞是多极的（multipolar neuron），由细胞体发出多根神经纤维，其中许多是树突，接收各种信号，而传出神经信号的是一根轴突。但是感觉神经细胞不同，它们的细胞体并不位于中枢神经系统内，而是在脊髓之外靠背部的神经节内，这些神经节叫背根神经节（dorsal root ganglion，简称DRG）。这些细胞没有树突，而是从细胞体发出一个凸起，在离细胞不远处呈“T”型分为两枝，一支通向皮肤或内脏器官，接受从这些地方来的感觉信号；另一支通向脊髓，把来自皮肤和内脏的信号输送到脊髓的背角（dorsal horn），在那里与中继神经元建立突触联系，把信号传输到丘脑（thalamus），再传输到大脑的感觉中心。由于这类感觉神经细胞只发出一个突起，又很快分为两支，所以被叫做假单极神经元（pseudounipolar neuron）。感觉神经元的这种结构保证它们接收和传出信号的神经纤维都是轴突，而不像多极神经元那样，用树突接收信号，用轴突传出信号。而且由于这些感觉神经元的轴突都聚集成束，细胞体又都聚集于背根神经节内，彼此靠近，就可以通过分泌的化学物质彼此影响。

传输伤害性刺激信号的C神经纤维被活化时，会发出神经脉冲向中枢神经系统传输信号，通过突触联系处分泌的谷氨酸盐（glutamate）实现信息的快速传递。除此之外，活化的C纤维还会分泌多种肽类神经递质，包括缓激肽（Brandykinin ）、神经生长因子（nerve growth factor ，简称NGF）、P物质（Substance，简称SP）、降钙素基因相关肽（calcitonin gene-related peptide ，简称CGRP)。这些都是由氨基酸组成的蛋白或者肽类化学物质，例如神经生长因子是蛋白质；缓激肽由9个氨基酸残基组成；P物质是由11个氨基酸线性相连组成的多肽分子；而CGRP则是由37个氨基酸相连而成。这些物质分子量较大，扩散速度缓慢，而且不一定通过突触发挥作用，而是还可以扩散到邻近的感觉神经元，通过细胞体上的受体起作用。这些分子结合于相邻神经元上各自的受体，启动它们的下游信号通路，降低那些神经纤维上TRP离子通道被活化的阈值，增加感觉神经纤维的敏感性，因而更容易被激发。

组织伤害也会招募免疫细胞来到伤害处，例如巨噬细胞（macrophage）、肥大细胞（mastocyte）和嗜中性粒细胞（neutrophils）。这些细胞能够分泌多种引起炎症的物质，例如组织胺（histamine）、血清素（serotonin）和前列腺素（prostaglandin），在伤害处造成红肿。这些变化，加上上面说过的肽类神经递质，不仅能够降低TRP离子通道的阈值，还能够活化平时处于静默状态的TRP离子通道（silent GRP），使得非伤害性的信号也能够产生痛感，进一步放大痛觉效果。这种现象叫做痛觉过敏（hyperalgesia）。例如前列腺素能够通过G蛋白活化蛋白激酶A（PKA），使Na_v1.8磷酸化，增加钠离子进入细胞，从而增加这个离子通道的作用。阿司匹林（aspirin）能够抑制前列腺素的合成，因此通过减轻二级放大来达到一定程度的镇痛效果。

在日常生活中，我们也可以体会到痛觉信号二级放大的效果。例如在红肿处，轻微的触摸和温水也会使人感到疼痛。我们吃有辣味的食物时，会对同一份有辣味的菜感到越来越辣，而且这时喝温水都觉得烫，就是TRP离子通道的阈值降低和处于休眠状态的TRPV1离子通道被二级放大过程所激活的缘故。通过二级放大，平时的良性刺激，例如轻微触摸、温水等，会变成痛觉信号，但是这已经不是“谎报军情”，因为伤害已经造成，而是用更大的“声音”来报告已经有的“军情”。

由于内脏和皮肤感觉神经元的细胞都位于背根神经节内，它们之间也可以互相影响。内脏的疾病可以使平时感觉非伤害性触碰的神经细胞被活化，使这些触摸在一些皮肤点上产生痛的感觉，这就是中国传统的经络学说中，内脏疾病引起相关穴位疼痛的原理。

当然痛觉信号也不是越强越好。过强的刺激对身体也是不好的。因此除了对痛觉信号的放大机制，我们身体里面也有镇痛物质，这就是内啡肽（endorphin），它们是神经系统分泌的多肽类化学物质，在结合于它们的受体后，使得传输伤害信号的神经细胞超极化（hyperpolarization），使其更不容易被激发，从而抑制P物质（SP）和降钙素基因相关肽（CGRP）的释放，减少痛觉信号的二级放大，从而达到镇痛效果。一些体外的物质，例如吗啡（morphine），也是通过结合于这些内啡肽的受体而达到镇痛效果。由于吗啡的镇痛效果的发现早于内啡肽，所以这些受体被称为吗啡样受体（Opioid receptors），这些体内的镇痛多肽也被称为是内啡肽，意思是体内的吗啡样物质。Endorphine就是endomorphine的缩写。

低等动物能够感受到痛吗？

组织伤害本身并不会产生痛觉，切断传输痛觉信号的神经纤维，尽管感受伤害性刺激的神经末梢和末梢上的TRP离子通道仍然完整，我们也感受不到痛。这说明组织伤害的信号只有在被传输到中枢神经系统以后，才能被“解释”为痛觉，进而从中枢神经系统发出行动指令到肌肉或者腺体（如肾上腺），引起动物的反应，做出“战斗或者逃跑”的动作。

哺乳动物和鸟类都拥有发达的神经系统来“解读”伤害性刺激，也有感觉伤害性刺激的神经纤维和TRP离子通道，还表达有镇痛效果的吗啡样受体，更能够迅速从过去的伤害中学习和记住这些伤害事件，在以后的生活中主动避免它们。这些事实都说明痛觉并不是人类的专利，至少高等动物也是有痛觉的。问题是，低等动物的神经系统要简单得多，像线虫只有302个神经元，这样的神经系统能够“解读”伤害性信号吗？换句话说，低等动物能够感觉到痛吗？

痛觉是动物的一种不愉快的主观感觉，目前还没有任何指标来直接测定一个人是否感觉到痛，疼痛的程度如何，而只能依靠患者本人的报告，并且根据从不痛到最痛分自己给自己打分，并且把最强烈的疼痛被定为10级。除此以外，只能根据人的表现与反应，例如躲避、叫喊、表情等来间接知道一个人是否感觉到痛。人类如此，不能说话的动物就更不能报告它们是否感受到痛了，但是从上面介绍的对于疼痛的研究结果，科学家还是能够推测出一种动物是否感觉到痛。

一个指标是动物对于潜在的伤害性刺激是否有躲避的动作。如果动物有躲避动作，这种刺激就有可能被动物理解为是不愉快或者难受的。例如水螅（Hydra）在接触到食物时会射出刺细胞的尖刺，并且用触手将食物送到“口”中，但是水螅在受到刺戳时却会收缩它们的触手和身体，成为一个胶质的球状物，以尽量减少暴露的面积，降低被伤害的可能性。用秋水仙碱（Colchicine）处理，除去了神经细胞的水螅就没有收缩反应，说明这种反应是通过神经细胞做出的。鲤鱼（Cyprinus carpio）、寄居蟹（hermit crab）、海蜗牛（Aplysia Californica）、淡水鳌虾（Procambarus clakii）等动物在受到电击时都和人一样会收缩躲避，并且有逃跑的动作，说明它们像人一样，把电击感觉为一种难受的刺激。

圆网蜘蛛（orb-weaving spider, Agiope spp.）的腿在被蜂蛰以后会自己把受蛰的腿断掉，这叫做自截（autotomy）。在实验室中，如果在它们的腿上注射黄蜂（wasp）的毒素，它们也会将被注射的腿断掉，而如果被注射的是生理盐水，这些蜘蛛就不会有断腿动作，说明蜂毒在它们腿上引起的是非常难受的感觉，以致要把受影响的腿断掉以消除这种感觉。有趣的是，在蜘蛛腿上注射引起人皮肤疼痛的物质，例如血清素（serotonin）和组胺（histamine），也会使这些蜘蛛断腿，似乎引起人疼痛的物质也会使蜘蛛感到疼痛。在岩虾（prawn， Palaemon elegans）的触须（antennae）上抹上乙酸或者氢氧化钠，它们会梳洗（grooming）受影响的触须，还会让这些触须和水箱的壁摩擦，以除掉这些物质，说明这些化学物质在它们身上引起了不舒服的感觉。

高温或者强的机械刺激也会使动物有躲避动作。例如用尖锐的物体刺扎，或者用镊子捏夹果蝇的幼虫，会使幼虫有翻滚动作；用加热到38摄氏度的探针触碰果蝇的幼虫，也会引起同样的翻滚动作，而且在接触探针后的0.4秒就出现翻滚动作。用室温的探针轻轻触碰只会使果蝇幼虫停止爬动，或者改变爬行方向，但是不会翻滚，这说明果蝇幼虫能够把强烈的机械刺激和高温感觉为伤害性的刺激而加以逃避。同样，让蜗牛在40摄氏度的物体上爬动，蜗牛会抬起它的伪足，以尽量减少与它们感觉到烫的表面接触。

另一种指标是看动物是否有类似人身上的那种具有镇痛效果的鸦片样受体，以及鸦片类物质是否有减轻或消除动物对难受刺激反应的效果。研究表明，不仅所有的脊椎动物，包括鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物都有这类受体，而且无脊椎动物如线虫（Caenorhabditiselegans）、蜗牛（snail）、虾姑（mantis shrimp）的身体里都具有吗啡样受体，说明低等动物也有自己的镇痛机制，而且吗啡样物质也能够降低这些动物对伤害性刺激的反应，支持这些动物也有痛觉的想法。例如吗啡能够减少寄居蟹（hermit crab）对电击的反应。给岩虾擦抹了乙酸或氢氧化钠的触须局部注射吗啡，能够减少它们对这些触须的梳理动作。给蜗牛注射吗啡后，它们对40摄氏度的表面反应性降低，抬起伪足的时间延后，而吗啡样受体的抑制剂纳洛酮（natoxone）则可以消除吗啡的这个作用，使蜗牛对烫的表面的敏感性恢复。吗啡的这些作用不是因为吗啡麻醉了这些动物，因为用吗啡处理过的动物在运动和行为上并没有变化，说明吗啡的作用与在高等动物身上一样，是降低痛觉。

脊椎动物主要通过TRP离子通道来感受伤害性刺激，如果无脊椎动物也具有TRP离子通道，它们也就具有了可能感受伤害性刺激的受体。研究表明，在单细胞的动物祖先，领鞭毛虫（Choanoflagellate）中，就已经有五种TRP离子通道存在，分别是TRPA、TRPC、TRPM、TRPKL和TRPV。在水螅中，TRPN类型的离子通道就已经出现。线虫有5种TRPV类型的基因（osm-9和4个ocr，即osm-9/capsaicin related基因）。它们的突变使线虫不再对高浓度盐水和伤害性化合物（例如苯甲醛，酸性pH、能够溶解组织的十二烷基磺酸钠SDS）产生反应，而脊椎动物的TRP离子通道可以使线虫恢复这些反应，说明线虫和脊椎动物的TRP离子通道有相似的感受伤害性刺激的功能。果蝇感受伤害性刺激的受体叫painless，意思是它的基因突变使果蝇感觉不到伤害性刺激，例如这个基因的突变使得果蝇幼虫不再对38摄氏度的探针有反应。这个受体属于TRPA类型的离子通道，感受伤害性的高温和机械刺激。表达painless受体的神经纤维也是裸露的，高度分支，埋于外皮下，类似于人类感觉伤害的神经纤维。

最能够证明动物能够感觉到痛的是动物能够记忆伤害性刺激，在将来有目的地避免这些刺激。既然动物会主动避免，就说明这些刺激是不愉快的。例如滨蟹（shore crab，Carcinus maenas）会自然地避开光照的地方，寻找庇护所。如果把它们放在两个庇护所之间，头朝向实验者，它们会向左或者向右转，进入两边的庇护所。如果在其中的一个庇护所（例如左边的庇护所）给它们电击，它们会很快地逃出来。经过几次电击后，再把它们放在两个庇护所之间，头部仍然朝向实验者，它们向左转的次数会大大减少，而更多地进入右边的庇护所。如果放它们时方向调转180度，头背朝着实验者的方向，它们仍然会更多地向右转，尽管这样会使它们进入会受到电击的庇护所。这说明它们能够记住转动方向和电击之间的联系，而尽量避免再次受到电击，而不是记住了庇护所的气味或者地理位置（例如用磁场来判断）。果蝇能够将气味和电击联系起来。如果气味总是在电击前出现，它们一旦闻到这种气味就会逃开，说明它们记住了电击的不愉快经历，在电击有可能出现时会做出逃避的动作。这些反应本身也说明电击的感觉是不好的，是动物要尽量避免的。鲤鱼的学习更快，通常一次电击就会使它们学会躲避，而且这种记忆至少可以维持3天。

所有这些事实都说明，各种无脊椎动物也具有感觉伤害性刺激的神经纤维和TRP受体，它们也能够感受到伤害性刺激所引起的难受的感觉，也有减轻痛苦的鸦片样受体。尽管我们无法知道这样的经验与人类的痛觉有什么不同，但是可以肯定的是这些经验是不愉快的，很可能也是痛苦的，不然动物不会逃离和主动避免。这也没有什么可奇怪的，因为所有的动物都有避免身体的伤害的需要。用痛觉来提醒动物有伤害发生是进化过程发展出来的，对动物的生存有利的机制，它是一定会被保留，并且不断完善的。