啄木鳥不得腦震蕩的原因
啄木鳥常啄開樹木上的小洞,食洞中小蟲,并將巢穴安于啄開的洞中,故被稱為啄木鳥。它的嘴很鋒利,有幾寸長,舌頭比嘴長。它的爪也很堅硬,用嘴啄到蟲后,用舌頭鉤出后吃掉。這是一種益鳥。
啄木鳥
啄木鳥不得腦震蕩的原因
王麗珍的導師、北航生物與醫(yī)學工程學院院長樊瑜波提出:“對于腦部經(jīng)常遭受沖擊的啄木鳥,為什么不把對它的研究和人體損傷結合起來?”
在樊瑜波看來,啄木鳥啄樹給它頭部帶來的沖擊力,遠遠超過了各類事故中人類頭部所受的沖擊,并且這個過程它每天要重復10000次。
啄木鳥的“安然無恙”應該能給人類帶來很大啟示,通過對內(nèi)部原因的探求,也可以更好地認識人體損傷時的生物力學機理,提高防護措施。
王麗珍采納了導師的建議,“啄木鳥為什么不得腦震蕩”這個在小學便遇到的問題,最終成為了她的博士畢業(yè)論文題目。
但王麗珍沒有想到,從這之后的兩年多時間,自己的生活會完全圍繞著啄木鳥啄木時那個瞬間展開。
實驗 兩臺攝像機拍攝啄木鳥
按照王麗珍和導師的設想,論文的實驗首先要用高速攝像機錄下啄木鳥啄木的那個瞬間,之后進行數(shù)據(jù)分析,再輸入電腦中的數(shù)學模型中。通過對參數(shù)和反應分析,來研究“啄木鳥不得腦震蕩”的真正奧秘。
為了找一只真正的啄木鳥來,從2008年10月到2009年3月,王麗珍幾乎走遍了北京所有的鳥市。最后,還是在已經(jīng)去了不知道多少次的官園,找到了一只受傷后獲救的啄木鳥。
進入實驗實際操作階段。
兩臺高速攝像機,從不同角度拍攝啄木鳥啄木的瞬間,一秒鐘就被分解成2000張照片。
但啄木鳥啄木的速度同樣奇快無比,王麗珍一不小心,按鍵的速度稍慢了,她所需要的瞬間圖片就稍縱即逝。
就這樣,近三個月的時間里,王麗珍在實驗室不斷重復著按鍵、拍攝,再按鍵、再拍攝的這個過程。最終,王麗珍利用運動生物力學觀測、解剖形態(tài)學等方法全面分析了啄木鳥撞擊樹干的過程后發(fā)現(xiàn),啄木鳥頭部特殊的結構和材質有效地幫助它緩解了啄木給頭部帶來的沖擊力。
具體來說,下喙比上喙長、舌骨特殊、顱骨呈現(xiàn)海綿狀這三大特征讓啄木鳥免受腦震蕩之傷。
前景 最終投入實際生產(chǎn)產(chǎn)品
今年4月,經(jīng)過十多次的修改,王麗珍最終將論文投給了國外知名學術期刊《Plos one》(美國國家公共圖書館綜合版)。
9月底,雜志社發(fā)來通知,王麗珍的論文已被采用。
王麗珍告訴記者,論文10月26日發(fā)表后,她的郵箱頓時塞滿了包括路透社、BBC、《紐約時報》等幾十家媒體發(fā)來的采訪函,王麗珍和她的啄木鳥走上了世界各大媒體的版面。
“對于啄木鳥頭部抗沖擊的生物力學機制的深入研究將有助于交通事故、航空救生等領域對人體頭部沖擊性損傷機制的認識及對防護措施、設備的改進。”樊瑜波說。
王麗珍表示,在今后的一兩年時間里,她還將繼續(xù)該領域的研究。最終的目標是將這次對“啄木鳥”的研究成果形成具體的防護產(chǎn)品設計方案,與企業(yè)合作,投入實際生產(chǎn)中。