鸽子、小鸡,甚至一些会游泳的鸭子,走路的时候为什么要一伸一缩地点头?有人说是为了保持身体平衡,有人说是为了使看东西时更仔细,有人说是本性难移……一时间,众说纷纭。
◎“点头Yes摇头No”
1930年,中子刚被发现,中微子与暗物质的假说刚被提出,就在此时,美国约翰·霍普金斯大学的生物学家奈特·邓拉普和莫勒却在喂鸽子。
这两位生物学家找了个房间,在房间的一头放了些食物,在房间的另一头放出鸽子,让它去追寻食物,与此同时,用一个简陋得甚至不如现今许多手机内配置的相机,拍摄了鸽子的行走图片。
通过这个简单无比的实验与模糊不清的照片,邓拉普老师和莫勒老师试图告诉我们,鸽子走路时,头部并不是有规律地前后移动,而是一直在往前伸。鸽子在行走时,脖子往前一顶,头先行。然后,鸽子的头部静止在先前位置,等待着身体和脚跟进。但是因为鸽子身子往前移,头对身体的相对位置挪后,于是,造成了先往前点头,再向后缩脖子的假象。
◎鸽子走路真的在“点头”
为什么鸽子走路非得一顿一顿吃力地伸脖子,不能像天鹅一般优雅娴静?生物学家奈特·邓拉普和莫勒提出了这样一个假想:在等待身体跟进的 阶段,暂时静止的头部有利于鸽子获得稳定的视野,使其能看清周围的事物。可是,这两位生物学家却并没有进一步给出证据。
之后的40多年间,像我们今天的读者一样,科学家们为这个问题深深困扰,各自提出了不同的假设。对此现象的看法,大体来说,大致分为三大门派:平衡说、运动说和视觉说。
支持平衡说的人们认为,这是由于身体速度的变化,刺激内耳里面控制平衡的前庭器官,于是造成点头的现象;支持运动说的人们则强调小鸟行走时一举翅、一投足,都可能造成脖子和脑袋的肌肉自然反射,所以头部也会不断运动;而支持视觉说的人们则高举邓老师和莫老师的“大旗”,把“点头摇头,看得清楚才是好头”的理论发扬光大。
◎视觉派里的大事件
就这样,这个话题一吵就是45年,小鸡和鸽子依然还在一顿一顿地走路,答案始终悬而未决。马克·弗莱得曼教授于1975年在《自然》杂志上,发表了一篇论文,有力地支持了“视觉系”。其实,弗老师从苏格兰的爱丁堡大学到美国的卡内基梅隆大学,一直在研究视觉控制的问题,他可以说是视觉派里的“大牛人”。
弗老师设计了一组精妙的实验,首先他单挑平衡派,设计了一个四面封闭的箱子,将鸽子放置其中,推着箱子模仿鸽子的步行速度前进。此时,鸽子与笼子一起被推行,而它们却并没有迈步,因此不存在行走时的肌肉骨骼运动;而且静坐在箱子中的鸽子也看不到周围环境有任何变化,即没有视觉上的刺激。但是,由于鸽子被推动了,所以速度的变化足以造成其前庭器官的反应。奇怪的是,这只鸽子纹丝不动,完全没有点头的意思。由此看来,前庭系统不足以引发鸽子点头。
当平衡派被推翻之后,弗老师又锁定了运动派。他首先在箱子底部开了一个洞,又把它置于一个轻巧的滑板上,而鸽子就站在箱底的洞里,滑板之上。当鸽子在箱子中自由前进时,滑板自动往后滑,于是造成箱子与鸽子的相对位置不变。此时,虽然鸽子在走路,但是它看到的世界(也就是箱子)没有任何区别。令弗老师感到惊讶的是,走路的鸽子居然不伸脖子了。
接下来,弗老师又把有破洞的箱子重新放到一个固定的台子上,此时鸽子依然站在洞里,并且弗老师自己推着箱子来回缓慢运动。这时台上的鸽子没有行走,但是它眼前的世界(也就是箱子)却在弗老师的推动下发生着变化。令弗老师感到惊讶的是,不走路的鸽子,脑袋居然又开始动了。弗老师还发现,如果箱子推动距离在20厘米以上,鸽子的头就会往前伸一些。就这样,在推动箱子的过程中,鸽子头部会时不时地动一下。
弗老师由此得出结论:平衡和行走不足以让鸽子点头,鸽子之所以“点头”与保持视野稳定有很大关系。此后30多年间,这个实验的结论无人能够推翻。不仅如此,弗老师的实验研究更是将其后大量此类研究的方向指向了视觉因素。随着科学家们对鸟类研究的愈加深入,鸟类视觉系统的机制也渐渐变得愈加清晰:视动反馈、视网膜感光细胞分布、视神经传导通路、中枢视动信号处理机制……这些发现似乎让鸟儿点头现象的机理变得越来越清晰。
◎越发地纠结迷离
自此似乎鸟类因视力而点头的现象变得越来越清晰,点头故事似乎就此走到了尾声。事实上,有关鸟儿点头问题的研究却正越发地纠结迷离,这个故事正等待着续上浓墨重彩的又一章。
工作于加拿大萨斯喀彻温大学的科学家缪尔并没有因为平衡派与运动派已经被否定而放弃对步态和点头现象之联系的探索。这位科学家另辟蹊径,从点头现象的生理发展入手,对视觉派后人的理论形成了猛烈冲击。2005年,缪尔发表的实验结果表明,在雏鸟步态发育时,如果剥夺其某种决定性的视动反馈能力,点头受到的影响并不大。然而,如果雏鸟步态受到限制,功能发育不够完善,成鸟的步伐变小,其脖子伸缩幅度就会随之降低。
至此,答案变得越来越扑朔迷离。德国的奈克在2007年的综述里曾说:“尽管头脚的合作不是维持平衡的必须条件,但的确让鸟走得更稳;尽管视觉似乎是点头作用的主要方面,但至今仍然没有清晰的理论,来为我们确切解释鸟类点头的作用。”总之,这样一个具有想象力且严谨论证的实验,如今读来依然让人拍案称绝。