啄木鸟为何能高速撞击树干而不会患上脑震荡？啄木鸟是著名的森林医生。为了吃到藏在树干里的虫子，啄木鸟每秒能撞击树干 20 次，一天甚至能撞击 12,000 次，每次撞击时头部承受的加速度高达重力加速度的 1200 倍。啄木鸟是如何在这样的条件下保证头部不受伤害的呢？美国加州大学的鸟类学家伊万·施瓦布领导的研究团队对此进行了研究，并因此获得了 2006 年搞笑诺贝尔奖。研究人员设置了一个特定的环境来观察啄木鸟，他们用传感器测试啄食的力度，并用两台慢动作摄像机捕捉这些啄食的镜头。他们利用计算机断层扫描和扫描电子显微镜收集并分析了啄木鸟头骨的数据，详细标注了其头骨结构组合和骨头密度变化的位置。借助收集到的数据，科学家使用计算机模拟演示啄木鸟啄食过程中对头骨产生的作用力。
通过模拟演示，研究人员发现有多种因素能够减少撞击力对啄木鸟的伤害，其根本原因在于啄木鸟进化出了一系列保护大脑和眼睛免受撞击的装置。首先，啄木鸟的舌骨从鸟喙下侧开始，左右分叉绕到颅骨后侧，再向上延伸，并在前额前方再次交会。这就像一条“安全带”，可以有效避免颈椎向后折断。它的下颚由一块强有力的肌肉与头骨连接在一起，在撞击之前，这块肌肉会快速收缩，也起到了缓冲作用。其次，啄木鸟喙的下喙比上喙长。当撞击力从鸟喙尖传递到骨头时，这种结构削弱了冲击力并使其远离大脑。此外，啄木鸟的颅骨呈海绵状。它们的颅骨不仅非常厚实、坚固，而且还有许多小空隙，有点像海绵，可以分散冲击力，保护大脑。啄木鸟的颅骨与大脑之间有三层膜，从外到内分别是硬脑膜、蛛网膜和软脑膜。蛛网膜和软脑膜之间的腔隙称为蛛网膜下腔。人的蛛网膜下腔充满了脑脊液。但是啄木鸟的蛛网膜下腔很狭窄，几乎没有脑脊液，这样就减弱了震波的液体传动，对外力能起缓冲和消震作用。啄木鸟的大脑比较小，体积小的物体表面积相对较大，而且它们的大脑上下尺寸长于前后尺寸，因此施加在上面的压力更容易分散掉，因此它们不像人那样容易患上脑震荡。此外，啄木鸟的喙尖和头部始终保持在一条直线上，撞击方向非常垂直，可以避免因摇晃而产生的扭力导致脑膜撕裂和脑震荡。因此，尽管它每天都会不断地啄木，但它还是能够长期承受强大的撞击力。
啄木鸟的眼睛结构也非常巧妙。高速摄像显示，在撞击前的一瞬间，啄木鸟的瞬膜会迅速闭上，既避免了撞击溅出的木屑伤害眼睛，又像一个安全带一样把眼睛包裹起来，免得眼睛蹦出来。它们眼睛中的脉络膜用一种黏多糖填满空隙，可以起到缓冲作用。脉络膜上还有一个像梳子一样的梳膜，可能也能起到防震作用，因为它一旦充血，就能暂时提高眼内压力，保护晶状体和视网膜。
研究人员强调，保护啄木鸟大脑不受伤害是多个因素综合作用的结果，而不是其中任何一个单独的作用。这一充分表明，系统的结构决定功能。这个科学发现将帮助科学家设计出更有效的保护装置来保护人类大脑。