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1930年,中子剛被發現,中微子與暗物質的假說正在被提出,美國約翰霍普金斯大學(John Hopkins University)的生物學家鄧拉普(Knight

Dunlap)和莫瑞爾(O。H。Mowrer)卻在喂鴿子。他們找了個房間,在房間的一頭放了些食物,然後在另一頭放出鴿子,由其去追尋食物,同時用一個簡陋得甚至不如現今許多手機的相機,拍攝得了鴿子們的行走圖片。鄧老師和莫老師,透過這個簡單無比的實驗與模糊不清的照片告訴我們,鴿子走路時,頭部並不是有規律地前後移動,而是一直在往前伸。在行走時,鴿子脖子往前一頂,頭先行。然後,頭部靜止在先前位置,等待著身體和腳跟進。只是因為身子往前移,頭對身體的相對位置挪後,造成了先往前點頭、再向後縮脖子的假象。

為什麼雞頭是個天然穩定器?

為什麼雞頭是個天然穩定器?

為什麼鴿子走路不能如天鵝一般優雅嫻靜,而非得一頓一頓吃力地伸脖子?鄧老師們提出了個假想:在等待身體跟進的階段,暫時靜止的頭部有利於鴿子獲得穩定的視野,使鴿子看清周圍的事物。可是,他並沒有提出證據,四十多年間,像我們今天的讀者一樣,科學家們為這個問題深深困擾,各自提出了不同的假設。

大體來說,江湖上分為三大門派:平衡說,運動說和視覺說。平衡說的大俠們認為是身體速度的變化,刺激內耳裡面控制平衡的前庭器官,造成點頭;運動說的高手們則強調小鳥行走時一舉翅一投足,都可能造成脖子和腦袋的肌肉自然反射,所以頭部不斷運動;視覺說的好漢自然高舉鄧老師和莫老師的大旗,把“點頭搖頭,看得清楚才是好頭”的理論發揚光大。

大家一吵就是四十五年,小雞和鴿子依然還在一頓一頓地走路。嗷嗷待哺的嬰兒變為哺育後代的母親,活潑的少女成為老嫗,意氣風發的青年已被生活磨礪為沉默的老者,而這個問題始終懸而未決,誰都不知道答案。

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在1975年的《自然》(Nature)雜誌上,弗萊得曼(Mark

B。Friedman)教授發表了論文,有力地支援了“視覺系”。從蘇格蘭的愛丁堡大學(University of

Edinburgh)到美利堅的卡內基梅隆大學(Carnegie-Mellon

University),弗老師一直在研究視覺控制的問題,可說是視覺派裡的大牛。

弗老師設計了一組精妙的實驗。他首先單挑平衡派,設計了一個四面封閉的箱子,將鴿子放置其中,推著箱子模仿鴿子的步行速度前進。此時,靜坐在箱子中的鴿子沒有邁步,不存在行走時的肌肉骨骼運動;鴿子與籠子一起被推行,鴿子也看不到周圍環境有任何變化,即沒有視覺上的刺激。但由於鴿子被推動了,速度的變化足以造成前庭器官的反應。而這隻鴿子紋絲不動,完全沒有點頭的意思(圖a)。由此證明,前庭系統不足以引發鴿子點頭。

平衡派被放倒,弗老師接下來鎖定了運動派。他在箱子底部開洞,將其置於一個輕巧的滑板上,鴿子站在箱底的洞裡,滑板之上。當鴿子在箱子中自由前進時,滑板自動往後滑,造成箱子與鴿子的相對位置不變。此時,雖然鴿子在走路,但它看到的世界(箱子)沒有任何區別(圖b)。走路的鴿子,居然,不伸脖子了!

接下來,他把有破洞的箱子重新放到一個固定的臺子上,鴿子依然站在洞裡,弗老師自己來推著箱子緩慢運動。這時臺上的鴿子沒有行走,但它眼前的世界(箱子)卻在弗老師的推動之下發生變化(圖c)。此時,不走路的鴿子,腦袋居然又開始動了!弗老師發現,當箱子推動距離在20釐米以上,鴿子的頭就會往前伸一些。在推動箱子的過程中,鴿子頭部會時不時地動一下。

弗老師大展拳腳,給出了視覺派昂首期待的漂亮的結論:平衡和行走不足以讓鴿子點頭,而鴿子“點頭”與保持視野穩定有很大關係。此實驗自出山以來,三十多年來無人得以推翻。這樣具有想象力且嚴謹論證的實驗,如今讀來依然讓人拍案稱絕。

為什麼雞頭是個天然穩定器?

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差不多同時,在冰天雪地的加拿大皇后大學(Queen’s

University)裡,弗洛斯特教授(B。J。Frost)也在做著同樣的事情。也許這位弗老師二號喜歡健身保持身材,他很有創意地把鴿子放上了跑步機。相同的結論在誕生。當跑步機軌帶往後退的速度與鴿子走路速度一定時,鴿子雖然在邁步,相對周圍環境卻沒有改變位置,此時,鴿子的頭部並不移動。

弗老師二號還在他發表於1978年的論文描述了一個烏龍實驗。某次當實驗結束後,他突然發現正襟危坐在跑步機上的鴿子脖子不斷地往前伸,直到最後失去平衡,“啪”一聲摔倒在跑步機上。

弗老師二號很是驚奇:難道鴿子走路多了,連神經都被影響了?為了不揹負上虐待動物的罪名,他遍查原因,最後突然發現,是自己忘了關掉跑步機,軌帶依然在以十分緩慢的速度移動。由於速度不足以促使鴿子行走,為了保持視野的穩定,鴿子頭部不移動,身體隨著跑步機往後運動,脖子只得越伸越長,直到狼狽地摔個鴿啃屎。

沐浴在河邊宜人的陽光下,冷不丁讀到這麼一段,我忍不住爆笑。身邊正安靜覓食的鴨子們驚起,點著頭或展起翅膀跳入河裡,打散了粼粼樹影。

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光陰的故事進入了21世紀。日本東京大學(University

of Tokyo)的富田同學(Masaki Fujita)在研究,為什麼鴿子走路時,伸頭與伸腳是幾乎同時發生?

日本人做事就是認真。為了找出鴿子重心的位置所在,他捉了七隻鴿子,每隻都用繩子吊起來十四次(七的倍數是不是他的幸運數字?),用相機記錄並計算出了鴿子的平均重心,眼部到胸部的距離,合起翅膀的長度等等。然後用一高速索尼相機(科技終於進步了),記錄了鴿子行走的步驟,再計算出其頭部,腳部與重心運動的時間差。

他得到了詳細的鴿子運動過程。當鴿子抬起後腳往前走,重心隨著身體緊跟著前移。脖子前伸,短暫停頓後,後腳著地,變為前腳,脖子縮短,繼續短暫靜止。隨後原為前腳的後腳起,身體重心緊跟著前行,重複以上步驟。無論頭部與腳如何移動,鴿子的重心相對於身體基本不偏移。

為什麼雞頭是個天然穩定器?

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富田同學於是在2002年發表的論文廣而告之:頭部的伸長與重心移動無關,僅用以影響視覺。但視覺的變化對於運動時控制身體的平衡有很大作用。這個結論極好地呼應了三十多年前,兩位弗同學對於視野,平衡與鴿子“點頭”之間的充分必要條件的分析。

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似乎鳥類因視力而點頭的現象自此變得越來越清晰,點頭的故事,就如此走到了尾聲?實際上,這個故事正等待著濃墨重彩的又一章。

弗老師雄辯的實驗研究,將其後大量此類研究的方向指向了視覺因素。隨著科學家們對鳥類研究的愈加深入,鳥類視覺系統的機制也漸漸變得清晰:視動反饋、視網膜感光細胞分佈、視神經傳導通路、中樞視動訊號處理機制……種種發現,似乎讓點頭現象的機理變得越來越清晰。

事實上,點頭問題正愈發地糾結迷離。

儘管在弗老師的研究中,平衡派與運動派已經被否定了,工作於加拿大薩斯喀徹溫大學(University of

Saskatchewan)的科學家繆爾(Gillian D。

Muir)卻並沒有因此而放棄對步態和點頭現象之聯絡的探索。他另闢蹊徑,從點頭現象的生理發展入手,對視覺派後人的理論形成了猛烈衝擊。2005年他發表的實驗結果表明,在雛鳥步態發育時,如果剝奪其某種決定性的視動反饋能力,點頭受到的影響並不大;而如果雛鳥步態受到限制,功能發育不夠完善,成鳥的步伐變小,脖子伸縮幅度則會隨之降低。

富田同學也在2004年更進一步證明了,步伐大的鳥類,伸脖子的幅度也遠比步伐小的鳥類要大。儘管他們的研究多少顯得侷限甚至片面,不爭的事實暗示我們,這個問題的答案並不只是視覺,而且視覺因素在點頭現象中的地位還需要重新評估。

同時,儘管生物力學因素被證明和鳥類點頭現象無直接關聯,但其對“點頭”機制的形成,以及在成鳥“點頭”中發揮的作用,得到越來越多的注意。

答案變得越來越撲朔迷離。德國大鬍子奈克爺爺在2007年的綜述裡說:“儘管頭腳的合作,不是維持平衡的必須條件,但的確讓鳥走的更穩;儘管視覺似乎是點頭作用的主要方面,至今仍然沒有清晰的解釋,來為我們確切解釋鳥類點頭的作用。”

不是脖子的問題雞頭不動是因為要保持自己視野的穩定。人的眼睛有類似的功能,人的頭在晃動較厲害時,眼珠仍然能保持注視一點。只不過鳥類的眼珠不能像哺乳動物的眼珠那樣大範圍的活動,要保證成像穩定,就需要透過脖子的肌肉配合來幫助頭部穩定。