头撞多了会变傻吗？大角羊：你会，我不会

　　人气动画《鬼灭之刃》里有一个著名的梗：主角炭治郎到了危急时刻，多次用额头去撞敌人，许多人戏称 “炭治郎的大绝是头槌”、“炭治郎应该叫头柱”。看来杀鬼是个高危职业，除了虚构的恶鬼，还要担心现实中的疾病：慢性创伤性脑病变（chronic traumatic encephalopathy，简称CTE）。

　　看着就疼…… | 《鬼灭之刃》

　　撞击的代价

　　脑袋频繁受到冲击，会对脑部造成不可逆的损害。在受伤后8~10年内，CTE病人的心智能力会逐步下降，出现抑郁、记忆力减退等症状，严重者会完全失去生活自理能力，而且无法治疗。CTE高发于容易遭受撞击的人，比如一些需要激烈身体接触的运动员。

　　有一部电影《震荡效应》（Concussion），是真实事件改编的，讲的是橄榄球运动员的CTE职业病。拳击手也是CTE高发的人群，有一种形式的CTE，甚至得到了“拳击手痴呆”（boxer's dementia）的俗称。

　　罹患CTE之后萎缩的脑 | Boston University Center for the Study of Traumatic Encephalopathy

　　出于个人兴趣，我还可以补上一条，前横纲曙太郎（相扑退役之后，还打过综合格斗）晚年罹患失忆。CTE要过世后检查脑组织才能确诊，我无法替他诊断，但这是一个值得考虑的思路。

　　人类并不是唯一面临撞头风险的动物。繁殖期的公大角羊（Ovis canadensis）争夺配偶，会进行“撞头大赛”。两头公羊互相冲撞时，撞击的力量达到3400N，撞击瞬间的减速接近300米每秒。我们有理由猜想，它们已进化出了某些避免脑壳撞坏的特征，而这些特征就可能启发我们，为运动员和杀鬼剑士想出保护脑袋的办法。

　　大角羊用角互撞 | Gregbalvin / youtube

　　大角羊的启示

　　减震器的功能是把动能转化为其他形态。在冲撞发生的一段时间内，减震器发生弹性形变，减小动能。你可以想象《猫和老鼠》里的海绵床垫，接住从高空落下的汤姆之后，床垫深深地陷进去，延长了接触时间，减少了作用在汤姆身上的动能。

　　大角羊的角外层是角蛋白，内层是骨质的角芯，角芯内部的骨头是像泡沫纸一样薄片状的，特别疏松多孔，起到减震的作用。大角羊角芯早已引起注意，甚至有人研究仿生学，模仿角芯研制缓冲材料，希望能发明减震效果更好的橄榄球头盔。

　　大角羊疏松多孔的角芯 | Trevor G. Aguirre et al. / Scientific Reports (2020)

　　大角羊不仅会撞角，还会用角撞击对方的额头，所以角不会是唯一的减震措施。另一个经常被猜测为减震器的部分是额窦（frontal sinus）。额窦是骨头构成的两个空腔，一般位于从鼻根到额头的位置。人类的额窦只有大概3厘米高，大角羊和其他一些羊类的额窦巨大，甚至延伸到了角芯里，不禁让人怀疑，它应该有什么特别的作用。

　　不过，解剖学家法尔克（Andrew A. Farke）研究了山羊头骨的额窦，认为它的减震效果很有限。巨大的“脑洞”，更可能是为了节省骨质，并减轻头骨重量。法尔克还比较了多种牛科动物的头骨，虽然有些动物（比如大角羊和山羊）会撞头且有额窦，但同样会撞头的麂羚（cephalophine），根本没有额窦！认为大角羊有很大的额窦，额窦就一定能保护脑子，犯了过度归因的错误。

　　山羊头的断层扫描图，圈出的部分是额窦 | Mohsen Tohidifar et al. / Anatomical Science International (2020)

　　血管充当减震？

　　还有一种猜想，证据并不充分，但很有意思。作者迈尔（Gregory D. Myer）是运动医学专家而非动物专家。他是在媒体采访时提出来的，所以没有参考文献。

　　脑子不是严丝合缝的待在脑壳里，脑壳有空隙，遭受冲击脑子就会晃荡。如果能减少空隙，就能减少脑子晃动的幅度，从而降低脑子受损的风险。用什么来填这个空隙呢？血管。大角羊空心的角芯与呼吸系统相连，能够储存呼出的空气再吸进，呼出的高浓度二氧化碳进入血液之后，颅内血管就会扩张，免得脑子晃悠。换言之，膨胀的血管起到了礼盒中拉菲草的作用，填充空隙以减震。

　　顺便一提，犀牛其实是不会撞头的 | Pixabay

　　迈尔根据这个原理，研究了一种运动员保护脑袋的项圈。项圈轻轻压迫颈静脉，减缓脑袋的血液回流，让颅内血管胀起来，填补空隙，减少脑子受到的冲击力。项圈已经投入实验，不过他对大角羊的解释，并没有可靠的证据。

　　动物也不能幸免？

　　最后我们也要考虑一种可能性，那就是动物也不能避免CTE之苦。去年，解剖学家阿克曼（Nicole L Ackermans）等人发表了一篇短小的报告，她的研究团队在麝牛（Ovibos moschatus）的脑子里，发现了微小的脑损伤迹象，类似人类的CTE的早期症状，公麝牛争偶也会用脑袋互相猛撞。几年前的一项研究，在最擅长应对脑震荡的动物——啄木鸟的脑子里发现了tau蛋白沉积，这也可能是脑损伤的征兆。可见它们的脑袋也不是刀枪不入的。

　　麝牛的撞击，砰！！| Edna Ruud / Facebook

　　进化并不是万能的。成年公麝牛重达300公斤，啄木鸟啄树的瞬间加速度达到1200个g，也许这样巨大的冲击，超出了动物组织的材料性能极限。而且进化不是只赚不赔的买卖，而是各方面“赚”和“亏”的权衡。公麝牛无法打败情敌而没有后代，要比脑损伤糟糕得多。

　　也许对比人类寿命短，也不那么聪明的动物来说，脑损伤也不像对我们那么可怕。子非麝牛，安知麝牛有没有把自己撞傻了呢？

　　参考文献

　　[1] Ackermans, Nicole L., et al. "Traumatic brain injury-like pathology in muskoxen. Implications for natural occurrences of TBI." Society for Neuroscience Global Connectome (2021).

　　[2] Ackermans, Nicole L., et al. "Unconventional animal models for traumatic brain injury and chronic traumatic encephalopathy." Journal of neuroscience research 99.10 (2021): 2463-2477.

　　[3] Farah G, Siwek D, Cummings P. Tau accumulations in the brains of woodpeckers[J]. PloS one, 2018, 13(2): e0191526.

　　[4] Farke, Andrew A. "Frontal sinuses and head-butting in goats: a finite element analysis." Journal of Experimental Biology 211.19 (2008): 3085-3094.

　　[5] Myer G D, Yuan W, Barber Foss K D, et al. The effects of external jugular compression applied during head impact exposure on longitudinal changes in brain neuroanatomical and neurophysiological biomarkers: a preliminary investigation[J]. Frontiers in neurology, 2016, 7: 74.

　　作者：红色皇后