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，引起数十家海外媒体的关注。

　　王丽珍从啄木鸟的喙、舌骨和颅骨特殊结构3大方面对此进行了阐述，并对其未来的相关应用做了展望。本报记者对她进行了专访，揭秘实验过程。

　　起因

　　研究啄木鸟  减少人类损伤

　　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。

　　但王丽珍没有想到，从这之后的两年多时间，自己的生活会完全围绕着啄木鸟啄木时那个瞬间展开。

　　啄木鸟不得脑震荡原因示意图及应用

　　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

　　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

　　海绵状结构

　　改变受力点

　　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

　　根据啄木鸟舌骨构造设计的汽车座椅

　　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： 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

　　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”

　　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

　　作用：可有效地缓冲撞击

　　制图/李铭

　　实验 

　　走遍鸟市  才找到一只受伤啄木鸟

　　按照王丽珍和导师的设想，论文的实验首先要用高速摄像机录下啄木鸟啄木的那个瞬间，之后进行数据分析，再输入电脑中的数学模型中。

　　通过对参数和反应分析，来研究“啄木鸟不得脑震荡”的真正奥秘。

　　这样一个方案，首要任务就是找一只真正的啄木鸟来。让王丽珍始料不及的是，这一找就是半年。

　　“你要买啄木鸟？对不起，我这儿没有。”从2008年10月到2009年3月，王丽珍几乎走遍了北京所有的鸟市。最后，还是在已经去了不知道多少次的官园，找到了一只受伤后获救的啄木鸟。

　　把啄木鸟带回实验室后，新的问题随之产生。因为不适应新环境，别说实验需要的啄木头，小家伙在笼子中甚至都懒得动一下。

　　实验楼里来了只啄木鸟，楼上楼下的同学都来看新鲜。但王丽珍自己可没这份心情，她每天从早到晚守在笼子边，生怕出什么意外。

　　夜里12点离开，早上6点就到，王丽珍成了实验楼最晚离开、最早到来的那个人。直到两周后，啄木鸟重新恢复了生机，开始在笼中来回踱步。

　　两台摄像机  一秒拍2000张照片

　　进入实验实际操作阶段，对王丽珍的考验还在继续。

　　两台高速摄像机，从不同角度拍摄啄木鸟啄木的瞬间，一秒钟就被分解成2000张照片。

　　但啄木鸟啄木的速度同样奇快无比，王丽珍一不小心，按键的速度稍慢了，她所需要的瞬间图片就稍纵即逝。

　　就这样，近三个月的时间里，王丽珍在实验室不断重复着按键、拍摄、再按键、再拍摄的这个过程。

　　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。

　　成果

　　论文发表  收到路透社采访函

　　今年4月，经过十多次的修改，王丽珍最终将论文投给了国外知名学术期刊《Plos one》(美国国家公共图书馆综合版)，7月初，杂志的初审意见反馈回来：“这是一个业界的闪光点，会引起很多有趣的工作。”

　　9月底，杂志社发来通知，王丽珍的论文已被采用。没过几天，又是一封邮件，希望王丽珍能提供一些实验时的图片，她的这篇论文已被选为当期杂志的封面。

　　王丽珍告诉记者，论文10月26日发表后，她的邮箱顿时塞满了包括路透社、BBC、《纽约时报》等几十家媒体发来的采访函，王丽珍和她的啄木鸟走上了世界各大媒体的版面。

　　前景

　　细化研究  最终投入实际生产产品

　　“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。

　　文/实习生 刘汨 记者 兰艺云