为什么啄木鸟不会得脑震荡?

大脑不是很脆弱的豆腐脑状么?

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19个答案
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Ent古生物学博士生,科学松鼠会成员

2015-06-23 23:20

啄木鸟的问题其实挺复杂的。

Ivan R Schwab 凭借他对啄木鸟为何不得脑震荡的分析获得了2006年的搞笑诺奖鸟类学奖(Br J Ophthalmol 2002;86:843 doi:10.1136/bjo.86.8.843)。他的分析对象是红冠啄木鸟(Dryocopus pileatus)。这种鸟的数据是:每秒敲击20次,每天最多12000次,撞击瞬间速度约25千米/小时,加速度1200g。

它不会脑震荡的原因有这么几个:

1 头骨结构。

这个基本上所有的网上资料都会提了,多说也没意思……

厚头骨,海绵状空腔,内有小梁纤维束

喙的基部有软骨缓冲

蛛网膜下隙极小而且几乎没有脑脊液(不容易因为液体惯性而出幺蛾子)

有非常结实的脉络膜保护眼睛

2 精密的调控

啄木鸟撞击木头的时候,喙是近乎完美垂直地击中木头的,这样不会产生侧向的受力,不会打折或者引发别的状况。

啄木鸟喙有强力的肌肉,在撞击前一瞬间会收缩,形成一个紧致的垫子,把撞击力量传给头骨的下部和后方,跳过大脑。

而且在砸中之前它的加厚了的瞬膜还会合上,既防止眼睛跳出去,也避免碎木屑伤到眼睛。

眼栉膜可能也有作用——它可以短暂充血,提高压力,保证视网膜之类的结构维持原位

3 体型

相比而言,啄木鸟头小身子大。因为头小,所以脑的重量/表面积比值就小,所以小的冲击力会分散在相对大的面积上。但是它锤过去的时候是全身上,所以依然有很大的力道,只不过这些力道很多是身子而不是脑袋承受。

4 舌头安全带

……好吧这个比较奇葩。

啄木鸟的舌头从上颌骨出发——还算正常。

然后从右鼻孔穿出来——what??

然后从两个眼睛中间经过(……)

然后分成两叉

然后各自从颅骨上方往后绕过去

一直绕过整个脑子,从脖子两侧分别穿回来,再合二为一

然后穿过下颌骨

然后伸出去……………………

就是这样:

就这样它还能再伸出去10厘米……

这个怎么看怎么像安全带的东西很有可能也是通过撞击前收缩的方式保护了啄木鸟的脑袋。

哦对了,鸟类的舌骨和人的不一样,人的舌骨只是在骨头的根部起到附着作用,但鸟的舌骨一直延伸到舌头里面去(吃过鸭舌的都知道)。啄木鸟也是,所以这大概是肌肉-骨头复合安全带。

有些啄木鸟物种的奇葩程度略低,不会过眼眶穿鼻孔,但基本的状态都是一样的,绕过整个脑子。

但总之,啄木鸟是奇葩。

Ivan R Schwab

—————

补充:除了Ivan R Schwab总结的这些之外,后续又有一些研究跟进,包括

1 啄木鸟的啄击位置是不停变化的,虽然每次都是垂直,但它能保证它的脑子撞上头骨的那一点是不停变动的,这样不会老是在一个点上施压

2 啄木鸟的喙很奇怪,论外侧组织,上喙长下喙短,但论骨骼结构,却是下喙长,这可能能够让冲击的第一点化成相对均匀的力道然后传给下喙,再经下喙传给头的下部,同样避开脑子

3 最终的结果是,99.7%的能量传给了身体,只有0.3%留在头部

4 因为这样撞击会产热,所以啄木鸟总是敲一会儿停一会儿,不会一直持续敲。

16 0

关于超音速啄木鸟,可能会类似于这个

做不到上图,或者,能不能做到这个

4 0

为什么是搞笑鸟类学奖呢,这个问题一点儿也不搞笑啊,这难道不是个的严肃的科学问题吗?实在想不明白搞笑在哪儿。我觉得这比牛顿琢磨为啥苹果往地上掉靠谱多了。认真研究大家习以为常熟视无睹的事情是很了不起的,难道大伙儿不觉得啄木鸟没震坏脑子挺神的吗?

4 3

咳咳~根据前几天果壳上看到的文章推理一下:早期的啄木鸟会得脑震荡,然后得脑震荡得啄木鸟都死了,剩下不会得脑震荡的啄木鸟。这是自然选择的结果!

纯属胡诌,请勿当真

0 0

好像都没有谈到啄木鸟喙啄到树的一刻,大脑受到几个G的加速度。大脑不受伤是因为啄木鸟的解剖结构使得大脑只受到比较小的加速度,还是啄木鸟的大脑的解剖结构使大脑可以承受比较高的加速度。

0 0

EdwardYin基督徒、程序员、智慧设计论者

2015-06-24 14:48

所以啄木鸟这么特殊的舌头和头骨结构是如何演化出来的?

0 0

我只是想知道,啄木鸟是怎么找到虫子的?闻味?还是听声音?

0 0

研究人员通过模拟演示发现有三个因素能够减少作用力对啄木鸟的伤害。首先,环绕整个头骨的舌骨结构在最初的冲击中扮演着安全带的作用。其次,鸟嘴的上下部位不均等,当撞击力从鸟嘴尖传递到骨头的时候,这种结构削弱冲击力并使它远离了大脑。最后,头骨不同部位的“海绵”构造的层状骨骼能够帮助分散冲击力,因此也能保护大脑。详情:http://www.aidongwu.net/898.html

0 0

居然是这么长(zhang)的舌头!!

0 0

哈哈,看标题的时候我笑了。看各位回复的时候我真不得不佩服众位对物理生物的精细详解!——美术生飘过。。

0 0

我只是不明白啄木有什么乐趣。。。

4 7

科学家们发现,啄木鸟一天可发出500~600次的敲木声。让人不可思议的是,它啄木的频率达到每秒15—16次,每一次敲击的速度可达每秒555米,这比空气的传播速度要快1.4倍!这样推算,啄木鸟头部运动的速度更为惊人,头部摆动速度相当于每小时2092公里,比子弹出膛时的速度快1倍多,它头部所受的冲击力等于所受重力的1000倍。比时速55公里的汽车快37倍,如一辆时速为50千米的汽车撞在一堵墙上所受到的冲击力,仅为重力的10倍,但车头及砖墙却被撞得粉碎。

或许有人担心起来,啄木鸟头部受到如此大的冲力,头部能不能被撞坏而患脑震荡呢?

科学家们解剖了啄木鸟的头部,经过研究发现,啄木鸟的头部很特殊:头颅坚硬,骨质松而充满气体,似海绵状;头的内部有一层坚韧的外脑膜,在外脑膜与脑髓间有狭窄的空隙,它可以减弱震波的流体传动。从头的横断面剖析显示出脑组织十分致密。这样,啄木鸟就具有了三层防震装置,再加上啄木鸟头部的两侧有强有力的肌肉系统,又起着防震作用。由于啄木鸟具备了得天独厚的防震“法宝”,从而,使啄木鸟不会发生脑震荡。为人类除虫灭灾,屡建奇功。

1 4
支持者: x081

做个补充,摩托车的安全帽就是仿造啄木鸟的头部结构设计的

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支持者: 糖块丶

为什么啄木鸟的脑子要长头上,长肚子里不更方便嘛

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