北航博士探因啄木鳥不得腦震蕩
稱緣自其下喙比上喙長及舌骨、顱骨結構特殊成果可用於多個領域避免人體損傷
啄木鳥為什麼不得腦震蕩？說起這個問題，很多人的記憶都停留在童年閱讀的《十萬個為什麼》上，但真能解釋清其中奧妙的，卻並沒有幾人。
然而，上個月，北京航空航天大學博士生王麗珍的論文成功發表在國際著名學術期刊《Plosone》（美國國家公共圖書館綜合版）上，對這個問題從學術的角度進行了解析，引起數十家海外媒體的關注。
王麗珍從啄木鳥的喙、舌骨和顱骨特殊結構3大方面對此進行了闡述，並對其未來的相關應用做了展望。本報記者對她進行了專訪，揭秘實驗過程。
起因
研究啄木鳥減少人類損傷
北京航空航天大學生物與醫學工程學院博士生王麗珍今天告訴記者，因為自己的研究方向是生物力學和力學生物學，早在2008年，她就將博士論文定在研究人體損傷領域。
王麗珍的導師、北航生物與醫學工程學院院長樊瑜波提出：「對於腦部經常遭受衝擊的啄木鳥，為什麼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衝擊力，遠遠超過了各類事故中人類頭部所受的衝擊，並且這個過程它每天要重複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。
王麗珍採納了導師的建議，「啄木鳥為什麼不得腦震蕩」這個在小學便遇到的問題，最終成為了她的博士畢業論文題目。
但王麗珍沒有想到，從這之後的兩年多時間，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
走遍鳥市才找到一隻受傷啄木鳥
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，之後進行數據分析，再輸入電腦中的數學模型中。
通過對參數和反應分析，來研究「啄木鳥不得腦震蕩」的真正奧秘。
這樣一個方案，首要任務就是找一隻真正的啄木鳥來。讓王麗珍始料不及的是，這一找就是半年。
「你要買啄木鳥？對不起，我這兒沒有。」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。最後，還是在已經去了不知道多少次的官園，找到了一隻受傷後獲救的啄木鳥。
把啄木鳥帶回實驗室後，新的問題隨之產生。因為不適應新環境，別說實驗需要的啄木頭，小傢伙在籠子中甚至都懶得動一下。
實驗樓裡來了只啄木鳥，樓上樓下的同學都來看新鮮。但王麗珍自己可沒這份心情，她每天從早到晚守在籠子邊，生怕出什麼意外。
夜裡12點離開，早上6點就到，王麗珍成了實驗樓最晚離開、最早到來的那個人。直到兩周後，啄木鳥重新恢復了生機，開始在籠中來回踱步。
兩臺攝像機一秒拍2000張照片
進入實驗實際操作階段，對王麗珍的考驗還在繼續。
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，近三個月的時間裡，王麗珍在實驗室不斷重複著按鍵、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、解剖形態學等方法全面分析了啄木鳥撞擊樹幹的過程後發現，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衝擊力。
具體來說，下喙比上喙長、舌骨特殊、顱骨呈現海綿狀這三大特徵讓啄木鳥免受腦震蕩之傷。
成果
論文發表收到路透社採訪函
今年4月，經過十多次的修改，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），7月初，雜誌的初審意見反饋回來：「這是一個業界的閃光點，會引起很多有趣的工作。」
9月底，雜誌社發來通知，王麗珍的論文已被採用。沒過幾天，又是一封郵件，希望王麗珍能提供一些實驗時的圖片，她的這篇論文已被選為當期雜誌的封面。
王麗珍告訴記者，論文10月26日發表後，她的郵箱頓時塞滿了包括路透社、BBC、《紐約時報》等幾十家媒體發來的採訪函，王麗珍和她的啄木鳥走上了世界各大媒體的版面。
前景
細化研究最終投入實際生產產品
「對於啄木鳥頭部抗衝擊的生物力學機制的深入研究將有助於交通事故、航空救生等領域對人體頭部衝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，在今後的一兩年時間裡，她還將繼續該領域的研究。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品設計方案，與企業合作，投入實際生產中。
文/實習生劉汨記者蘭藝雲
啄木鳥不得腦震蕩原因示意圖及應用
原因1：
上下喙不等長
下喙承載部分比上喙長1.2毫米且更堅硬
作用：撞擊時應力可集中於下顎，避免撞擊力傳導到腦部造成腦損傷
原因2：舌骨特殊
舌骨自喙下側開始，分左右岔繞到顱骨後側，
並在前額
前方再
度交會
原因3：顱骨有「彈性」
Micro-CT 掃描顯示，啄木鳥顱骨有不同於其它鳥類的海綿狀的骨小梁，可使顱骨更有「彈性」
作用：特殊的舌骨好像是「安全帶」，有效地避免了頸椎受傷風險
根據啄木鳥舌骨構造設計的汽車座椅
應用：通過改變發生碰撞時交通設施的受力點，避免衝擊力被傳導到駕駛室等人員所在的位置
應用：以此設計交通設施的座椅，達到保護乘客頸部和頭部的作用，避免在發生碰撞時頸椎受傷
應用：啄木鳥顱骨特殊的密度結構，可應用於材料的設計製作上，使交通設施的材質更便於吸收衝擊力