鸡头稳定原理摄像机,鸡头稳定原理

当你用手抓起一只鸡,无论你如何晃动它的身子,鸡头总能保持在原来的位置保持不动,非常稳定。

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除了鸡以外,其他鸟类的头也都普遍带有这样稳定的特点。

为什么鸟类的脑袋会这么稳定呢?难道人的脑袋稳定性还不如鸡吗?

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01

鸡头为什么稳定

其实关于鸟类与人类脑袋差异性的问题早在上个世纪30年代就曾有人提出但当时时人们注意到的不是鸟类脑袋的稳定性,而是它们特别的行走方式。它们会以一种“点头”的方式向前行走。试着回想一下,在广场上散步的那些鸽子,走路时脑袋是不是一顿一顿的?它们总是先迈出脚,随后脑袋和身体才跟上,一副趾高气昂的样子。

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鸽子和鹤的行走-图片来源:知乎

其实这种行走方式并不是由于它们性格傲慢,人们关于鸟类这样的行走运动方式的原因做出如下猜测:有人认为首先是身体前进进而导致感官也随之改变;有的人则认为是身体肌肉特殊构造让它们在运动中带动了头部的运动;还有人则认为视觉变化是造成这样特殊头部运动的主要原因。那究竟是哪种猜测才是正确的呢?

几十年后,1975年,一位名为马克-弗里德曼的研究人员做了一项非常精巧的实验解决了这个疑惑,他以此实验分别对先前提到的三种猜测进行了验证。他给鸽子制作了一个箱子一样的装置,这个箱子可以在固定和移动状态间切换。

通过这个装置上安装的电视屏幕,鸽子可以看到周围的环境。他首先给鸽子看不变的场景,然后以足够刺激鸽子其他感受器官的状态来移动箱子,但是鸽子的视觉并没有发生变化,即鸽子的头没有移动(如下图d);之后他把箱子底下凿开,让鸽子可以在里面随意走动,但是通过屏幕看到的场景不变,鸽子会随着箱子移动而身体跟着动起来,但是头还是没有动(如下图e);最后,他把鸽子固定住,但是屏幕上鸽子看到的场景开始变化,这时鸽子的头开始动了!

后续也有其他研究者用跑步机等设备对这个实验进行了再次验证,得到了与之相似的结果,因此人们得出结论:鸽子头会动,是因为视觉的变化。

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鸽子的视觉实验-图片来源:知乎

这时回想最开始的问题:为什么鸡头可以这么稳?经过研究者的假设和实验验证,我们大概可以得出如下结论:鸡头稳定的原因是鸟类需要一个稳定的视觉图像,因此他们根据收到的视觉信息的变化,来调整自己的脖子和头部,以此达到一个比较稳定的视觉。

而且大多数鸟除了走路之外,更多的时间都需要飞行。在飞行中拥有一个稳定的视线,对于他们预防天敌,或者寻找食物是非常重要的。比如蜂鸟,它们需要一边飞行一边吸食花蜜,它们的翅膀扇动频率非常高,但头部却总能保持在一个稳定的位置吸食花蜜。

鸡头稳定原理摄像机,鸡头稳定原理觅食的蜂鸟-图片来源:知乎

在对蜂鸟和其他鸟类的大脑脑区进行的对比中,研究人员发现,关于控制视觉反应的脑区,蜂鸟要远大于其他鸟类,同时它们的眼眶结构也与其他鸟类大不相同,即它们能获取分析更多的视觉信息。

由此我们可以得出如下假设,鸟类对头部的控制与它们的神经反应以及眼睛结构息息相关。

02

人头不如鸡头吗?

鸟类的脑袋的稳定性确实很让人惊讶,那人类的呢?

其实,人类头部和鸟类头部之间的区别,是采用了不同的稳定方法而已。你可以盯着一个东西,试着使劲晃你的脑袋,自然情况下你看到的东西并不会随着你的脑袋晃动改变。这是因为不同于鸟类,人类眼球的活动范围更大,因此可以通过眼球的移动来确定我们需要的视野。

眼球的移动配合神经的辅助调节,我们的眼睛其实也是一个很棒的稳定器。由于鸟类眼睛的位置比较特别,它们的眼睛通常长长在头部两侧的位置,因此它们眼球的主动运动能力很差,所以它们站立时通过扭转头部,行走时则通过伸出头部来获得周围环境的视觉信号。也就是说,哺乳动物对眼球的控制和鸟类动脖子和头的控制作用是相同的,二者的调节方式存在一定的相似性。

当你盯住一个物体看时,无论你的头部和躯干怎样移动,你的眼球仍是盯向该物体的方向,这种调节机制叫做“前庭眼反射”,即通过内耳的前庭器官感受头部转动,从而反馈调节眼球向相反方向的运动。

事实上,鸟类头部的稳定性在基本原理上与人类这种“前庭眼反射”是类似的。由此我们可以得出结论,鸟类的头部保持稳定是由其独特的神经反射及眼睛结构决定的,这种调节方式与人类的“前庭眼反射”类似,并无优劣之分。自然界的各种生物,由于各自生存环境和生活方式的不同,进化出了各种形态和习惯,很难定义孰优孰劣,都是自然选择的结果。

END

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审核专家:武雷,国家执业兽医师,四川农业大学大学临床兽医学硕士研究生。

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