理大解啄木鳥不受傷之謎

(綜合報道)(星島日報報道)有「樹木醫生」之稱的啄木鳥雖然每天以嘴啄食撞擊樹幹，但牠的頭部卻絲毫無損。理工大學醫療科技及資訊學系教授張明，聯同其博士生及北京航空航天大學的科研人員，合作研究啄木鳥不受傷之謎，為人類改良安全頭盔及其他相關產品的設計提供更多有利數據，而有關的研究亦於日前刊載於美國學術雜誌內。

多年前已和北航合作生物力學研究的張明表示，每當提到人體腦部防護，人們就會聯想到啄木鳥，兩年半前決定以「啄木鳥在樹木啄食卻不會傷害自己的頭部」為題，聯同他的博士生、北航生物與醫學工程學院教授樊瑜波及三名北航的研究員，進行了一連串實驗和電腦模擬分析。

張明稱，研究期間採用兩台同步高速攝像機捕捉啄木鳥的頭部動作，「其中一個困難的地方是啄木鳥的撞擊速度很快，攝像機須先拍下啄木鳥的活動短片，再以慢版播放，才能觀察它的頭部運動。」研究人員又安裝了尖端的重力感應器測量啄木鳥啄食動作的推動力，張明指，單是研究表面的動作並不足夠，須深入了解啄木鳥的內部結構。

研究人員通過微型電腦掃瞄（Mirco-CT）與機械測試系統，分析啄木鳥頭部的微觀結構，並建立啄木鳥頭部與撞擊反應的電腦分析模型。結果發現，啄木鳥身上有三種獨特的結構，令牠可以在每天劇烈的運動下仍毫無損傷。「啄木鳥的頭蓋骨有別於其他雀鳥，牠的骨骼內有不少的海綿狀的骨小梁，令更有彈性的頭顱能緩衝撞擊的力量。」

張明續說，研究人員發現啄木鳥的頭蓋骨上有一層特殊的舌骨，能有效地減緩頸椎受傷的風險，「啄木鳥的舌骨由鳥啄下側開始，左右分叉繞到頭顱骨內側，延伸至頭部的上方，並在前額的前方交會。」張明形容，啄木鳥擁有的特殊舌骨猶如「安全帶」，當啄木鳥的頭部不斷向前用嘴撞擊，能有效避免頸椎向後折斷的機會。

通過形態學觀察，研究人員又發現啄木鳥的嘴部擁有上下啄部結構不相等的特點，「下啄比上啄長一點二毫米，而下啄的堅硬部分可令到啄木鳥在撞擊時，集中力量於下啄，從而避免了撞擊力傳送至大腦．減少受傷的風險。」

有關的研究在早前已發表於美國學術雜誌《公共科學圖書館》，張明坦言，研究雖是起步階段，但對於研究安全頭盔、安全帶及其他相關產品的設計有正面的幫助，日後會進行更多以數據為基礎的研究。

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