生物特别牛逼的能力范畴很大，
有的物理攻击高，有的“魔法”攻击高，有的速度敏捷，有的力量惊人。
我来分享一个看似一般般，实则防御力惊人的物种——啄木鸟。
看着上面的图，再看下面的图
其实人脑面对的挑战还不算大。
反观啄木鸟，它们好像也从来不戴头盔，那他们到底拥有什么特别牛逼的能力/技能，在高速啄木的时候不会脑震荡呢？
北京航空航天大学BME学院樊老师团队对此进行了研究，这个方法也让我对有限元分析（finiteelementanalysis,FEA）初窥门径，该文章的一作王丽珍师姐教了我许多具体方法学的问题，在之后许多生物材料的动力学研究以及仿生设计方面都一直在用。
用来和啄木鸟做对比的鸟，研究选了戴胜鸟（Hoopoe），嘴巴和啄木鸟类似，但戴胜鸟更常啄击质地稍软的沙土
戴胜鸟首先，先对两种鸟的头骨做了精度更高的microCT和扫描电镜（ScanElectronMicroscope,SEM）
传统的扫骨骼的CT，每层之间的距离大约是5mm，而microCT的层距大约是19微米。这就使得更微观的结构都能被显现出来。
小鼠膝骨关节的高分辨率microCT，creditsto孙悦礼根据逐层的microCT影像重建而来的膝关节表面。creditsto孙悦礼不同于传统显微镜使用可见光作为照明源，扫描电子显微镜采用电子束作为照明源，通过电子束在样本上做光栅状扫描，收集反射电子而成像，放大倍数可以到几十万倍，特别适合观察物体材质的表面形貌。
扫描电镜的原理图扫描电镜拍到的果蝇头部了解了技术原理，就来看看啄木鸟和戴胜鸟头骨的解剖对比——
左上左下是啄木鸟，右上右下是戴胜鸟看图就可以直观的感受到，啄木鸟的头骨虽然薄但更致密，而且整个头骨是规则穹顶状，更利于外力均匀分布；而戴胜鸟的头骨则是不规则形状，头骨虽然厚一些，但更加疏松。
下面两个扫描电镜的结构图，也可以直观地感受到两种微结构（盘状/杆状）承重能力上可能的不同。
骨密度参数比较对影像进行定量分析，啄木鸟头骨的骨密度和骨强度都远大于戴胜鸟。
这就是啄木鸟不会脑震荡的第一层防护——原装抗震头盔
苹果砸到牛顿，万有引力定律诞生了。
苹果砸到我，我把它吃了。（逃
鸭舌头对我们来说是一餐美味，啄木鸟舌头对它来说却是很重要的缓冲结构。
a.啄木鸟头骨b.啄木鸟舌骨c.戴胜鸟舌骨不同于其他任何鸟类，啄木鸟的舌骨很不一样。
常规的舌骨在脸颊两侧开叉就结束了，而啄木鸟的舌骨会向后绕过后脑勺，越过头顶，在两眼之间重新交汇。这个结构如此特殊，一定值得深入研究。
仔细观察啄木鸟的头骨，他们又发现了另外一个现象，
如果把鸟的喙看作嘴唇，鸟喙里的骨头看作牙齿的话。
啄木鸟的“上嘴唇”超出“下嘴唇”1.6mm，而上排牙超出下排牙1.2mm
于是，根据microCT重建的3D模型，再加上测量得到的啄木鸟头骨各部分结构的材料属性
啄木鸟头骨、喙、舌骨以及脑的材料参数一个计算机模拟的啄木鸟头部就被建立而成——
不确定“上下牙”和“上下唇”的长度差在承重时有何差异，模型枚举了三种可能（b,c,d）
b.上下；c.上=下；d.上下
模型模拟得再美，都离不开准确性验证。
计算机力学模拟和实测值比对
研究发现，啄木鸟模拟模型（b.上下，粉色线）最符合传感器实测值（五角星虚线）
确认好了模型真实性，就可以用这个模型来看啄木鸟每次啄击时，外力如何通过喙、头骨和舌骨来缓冲和传导，脑是否受到冲击。
啄击从0.6ms到15ms，头骨应力分布及传导模拟图不同时间点，不同部位应力分布情况通过FEA分析，啄木鸟在啄击过程中，上喙承受了大部分的应力（黑线），然后是下喙承受余下的大部分应力（红线），因为舌骨的特殊结构传导，头骨前后几乎不会因为啄击产生太大的应力分布，头骨内部的脑更是毫无知觉。
啄击从0.6ms到15ms，舌骨应力分布及传导模拟图舌骨的特殊结构，在缓冲和转移应力中，也扮演了重要的作用。
综上所述，啄木鸟防脑震荡的牛逼技能来自于它们精密的头部减震系统，这是各部位协同配合而来，不仅仅依赖于任何单一因素来实现。
这个研究有什么用呢？
许多赛车头盔或与撞击相关的损伤防护装置的设计，现在已经受到啄木鸟头骨形态和微观结构优化的启发，减少头部撞击损伤大多来自啄木鸟的仿生概念。
孙悦礼