|
||||
啄木鸟为什么不得脑震荡?说起这个问题,很多人的记忆都停留在童年阅读的《十万个为什么》上,但真能解释清其中奥妙的,却并没有几人。
然而,上个月,北京航空航天大学博士生王丽珍的论文成功发表在国际著名学术期刊《Plos one》(美国国家公共图书馆综合版)上,对这个问题从学术的角度进行了解析,引起关注。
啄木鸟每天啄木1万次
北京航空航天大学生物与医学工程学院博士生王丽珍今天告诉记者,因为自己的研究方向是生物力学和力学生物学,早在2008年,她就将博士论文定在研究人体损伤领域。
王丽珍的导师、北航生物与医学工程学院院长樊瑜波提出:“对于脑部经常遭受冲击的啄木鸟,为什么不把对它的研究和人体损伤结合起来?”在樊瑜波看来,啄木鸟啄树给它头部带来的冲击力,远远超过了各类事故中人类头部所受的冲击,并且这个过程它每天要重复10000次。
啄木鸟的“安然无恙”应该能给人类带来很大启示,通过对内部原因的探求,也可以更好地认识人体损伤时的生物力学机理,提高防护措施。
王丽珍采纳了导师的建议,“啄木鸟为什么不得脑震荡”这个在小学便遇到的问题,最终成为了她的博士毕业论文题目。
研究最终将转化为产品
经过数月研究,最终,王丽珍利用运动生物力学观测、解剖形态学等方法全面分析了啄木鸟撞击树干的过程后发现,啄木鸟头部特殊的结构和材质有效地帮助它缓解了啄木给头部带来的冲击力。
具体来说,下喙比上喙长、舌骨特殊、颅骨呈现海绵状这三大特征让啄木鸟免受脑震荡之伤。
“对于啄木鸟头部抗冲击的生物力学机制的深入研究将有助于交通事故、航空救生等领域对人体头部冲击性损伤机制的认识及对防护措施、设备的改进。”樊瑜波说。
王丽珍表示,在今后的一两年时间里,她还将继续该领域的研究。最终的目标是将这次对“啄木鸟”的研究成果形成具体的防护产品设计方案,与企业合作,投入实际生产中。(据《法制晚报》报道)
三大原因及其应用
-原因1:上下喙不等长
下喙承载部分比上喙长1.2毫米且更坚硬。
作用:撞击时应力可集中于下颚,避免撞击力传导到脑部造成脑损伤。
应用:通过改变发生碰撞时交通设施的受力点,避免冲击力被传导到驾驶室等人员所在的位置。
-原因2:舌骨特殊
舌骨自喙下侧开始,分左右岔绕到颅骨后侧,并在前额前方再度交会。
作用:特殊的舌骨好像是“安全带”,有效地避免了颈椎受伤风险。
应用:以此设计交通设施的座椅,达到保护乘客颈部和头部的作用,避免在发生碰撞时颈椎受伤。
-原因3:颅骨有“弹性”
Micro-CT扫描显示,啄木鸟颅骨有不同于其它鸟类的海绵状的骨小梁,可使颅骨更有“弹性”。
作用:可有效地缓冲撞击。
应用:啄木鸟颅骨特殊的密度结构,可应用于材料的设计制作上,使交通设施的材质更便于吸收冲击力。