啄木鸟以极高的速度和频率啄木,为什么它不会得脑震荡?这个动物看似平常的行为,要让人类解释起来并没有那么容易。大约50年前,科学家发现了啄木鸟大脑中的“减震结构”,一度被认为是它不得脑震荡之谜的原因。但真要刨根问底,人们发现事实并非如此。
众所周知,啄木鸟之所以被称为“啄木鸟”是因为它们经常啄木。小时候,家长或老师会告诉我们两个关于啄木鸟的知识:一、啄木鸟啄木能保护树木,是树木的“好医生”,更是人类的好朋友;二、啄木鸟之所以能够乐此不疲地啄,是因为它的脑袋里面有减震结构。但从科学的角度讲,这两个“知识点”都有问题。
首先,啄木鸟啄木既不是为了保护树木,更不是为了呵护人类,而是为了觅食、筑巢、宣布领地和吸引配偶。换句话说,啄木行为是为了自己的生存。只不过啄木鸟吃的是危害树木的虫子,的确对树木起到间接的保护作用;但是它们偶尔也会把洞凿得太大,妥妥属于“医疗事故”。
对于一般动物来说,大脑都是重要的保护对象,那为什么如此频繁和高速的撞击不会让啄木鸟得脑震荡呢?是因为啄木鸟的大脑内有减震结构吗?1976年,Philip May教授和他的同事在《柳叶刀》上发表了一篇文章:他们利用解剖学的方式发现了啄木鸟的喙和颅骨连接处是一片海绵状的多孔骨骼,由此他们推测正是这段海绵状的多孔骨骼起到减震作用。
2022年,比利时安特卫普大学Sam Van Wassenbergh教授读到了May教授的这个观点,他幡然醒悟,意识到了前面提到的问题:尽管前人大量的研究都表明啄木鸟颅内减震结构的存在,但没有一项直接的研究说明减震结构真的做到减震了。要想知道海绵状骨骼能不能完成减震,这事儿一点儿都不复杂,只要能测出这段海绵状骨骼前靠近喙尖部分的减速度值,以及靠近大脑部分的减速度数,比较一下两个数值就可以了。
2006年,麻省理工学院的Lorna Gibson教授就指出,人和鸟这种差异主要来源于啄木鸟的大脑和人脑的质量差别。Lorna Gibson把鸟类可以耐受如此大的减速度的原因归结为三条:1、鸟类大脑很小,这降低了在相同减速度条件下大脑的受力,受力不仅正比于减速度,也正比于大脑的尺寸;2、冲击力时间极短,这增加了鸟类的耐受程度;3、头颅中大脑受力方向的长度。
鸟类的大脑受力方向的长度大概仅有人类的七分之一,仅从这个角度考虑,鸟类可以经受的减速度阈值等于7×135g,大约是1000g。
如果从1976年May教授那篇《柳叶刀》文章开始算起,人类对啄木鸟的“不头疼”之谜的研究和探索跨越了将近半个世纪。经过几代科学家的不断努力,人们终于摆脱了“减震说”的统治,对啄木鸟的“秘密”建立起了更加科学和立体的认知。但对于安全头盔的设计者来说,他们或许需要一些新的灵感,毕竟啄木鸟的头部构造不是更防震的模型。