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[工程技术知识]半人马的学步期是不是六条腿爬行? |
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类似人类婴儿爬行,还是小马驹一样跑? |
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诶,这个问题的灵感是来自于前两天的回答的配图: |
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有些评论表示看了这个动图笑个不停,也有的表示终于知道半人马是怎么学走路的了。 虽然但是,等等! 半人马学走路的时候可能并不需要六条腿爬行! |
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假想学步期的半人马 可能有人会觉得既然半人马的上半身是人,那么理所应当的,大脑肯定是人的大脑,运动神经也是人的运动神经,那么应该按照人类的发育情况,有个学步期吧? 但是,其实也有可能出现另外一种情况,那就是头和身体“分头行动”。 明明上半身的头还抬不起来,下半身却在乱跑了。 |
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为什么会这样呢? 因为脊髓中拥有能够控制四肢运动的神经回路,称作中枢模式发生器(CPG)。 中枢模式发生器可以在没有与大脑运动皮层相连的情况下,控制四肢运动,包括游泳、行走和跳跃等节律性运动。 有没有想起来什么? |
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有点类似生物书上去掉头但是受刺激后能动的脊蛙。 不过脊椎动物比如猫狗等,去掉头几乎是没法动了,但是颈椎等受伤,导致大脑和脊髓神经断开连接后,仍然能够运动。 比较出名的就是“去大脑猫”。 在1906年,虐猫专家,哦不对,神经生理学家做了一些实验,证明将猫在脑干水平进行切断(使其成为去大脑动物,decerebrate cat),这样的去大脑猫仍然可以表现出初级的踏步动作。 |
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随后,其他神经胜利学家做出了类似观察,同样使用的是去大脑猫,证明了脊椎可以独立控制四肢的一些基本运动。 虽然有点残忍,但是这样的实验即使得出了去大脑猫可以运动的结论,中枢模式发生器在当时也还只是一种假说。 不过后面更多深入的研究,发现中枢模式发生器这个神经回路确实广泛存在于四足动物当中。 所以,回到咱们的半人马身上来。 半人马的上半身人和下半身马,其实对应的是哺乳动物里面的两种模式:早熟型和晚熟型。 牛羊马等动物属于典型的早熟型动物,尤其是非洲大草原上的羚羊,几乎落地就可以跟着母亲行走甚至奔跑: |
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最快的黑斑羚十五分钟就可以站立行走,马也与此类似。 通常出生后15分钟到两小时内就可以行走了。 超过两小时还无法站立的话,则需要看病了。 这里有没有人担心马蹄太硬会伤到母亲的子宫和产道? 其实刚出生的小马的马蹄是这样的: |
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是玉足!(bushi) 刚出生的小马驹的蹄子呈现出一种特殊的状态,这主要是因为它们蹄子上覆盖有一层临时的保护结构,被称为“甲上皮”(eponychium),在英文中俗称“金拖鞋”(golden slippers)。 这层结构类似于人类指甲边缘的皮肤,帮助保护胎儿时期的蹄子,同时在出生时避免对母马的产道造成损伤。这层甲上皮在小马出生后不久就会逐渐皱缩并最终脱落,露出下面正在硬化的真实蹄子。 |
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一般来说两到三天就会脱落。 总的来说,这种生下来就会走的机制是由它们的生存环境决定的,食草动物们作为被捕食者,幼崽必须尽快跟上节奏,开始躲藏猎食者。 在非洲草原,要是小羚羊还没来得及站起来就有豹子等猛兽靠近的话,母亲会直接离开,任由小宝宝自己躲藏,活下来全靠听天由命,所以一代代的生存压力筛选出来能够更快站起品种。 而人类则是晚熟型里面的晚熟型,虽然一出生就能睁开眼(猫要十来天左右才能睁开眼),但是一周岁多才会行走确实在哺乳动物里面比较罕见。 这方面主要是大脑皮层、神经等发育较其他动物更为缓慢。 比如很关键的髓鞘发育。 要是用电线类比的话,神经刚出生的时候就好似裸露的电线,髓鞘就好像电线外面的绝缘层。 |
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神经的髓鞘形成(Myelination)就好比给裸露电线加绝缘层的工作,加完以后能够大大提升神经传导速度和效率,髓鞘的出现还是有颌脊椎动物发展复杂神经系统和大体型的关键突破。 而早熟型和晚熟型哺乳动物的髓鞘形成有明显的时间差。 比如豚鼠(早熟型):出生时(约63-70天妊娠期)的新皮质已具备发育良好的轴突髓鞘,同时伴有成熟的星形胶质细胞。 侏儒兔(晚熟型):出生时(约30天的妊娠期)的新皮质轴突缺乏髓鞘,髓鞘形成主要在出生后完成。 在侏儒兔胚胎形成60天后,也就是出生后30天,新皮质神经元的轴突结构已发育成熟并完成髓鞘形成,与同龄豚鼠的髓鞘状态相当。 也就是说,虽然豚鼠生的晚,但是生出来后就发育得挺好了。 这也是牛马妊娠期比较长的原因,毕竟它们生下来就要会走路了。 但是人类确实是晚熟型里面的晚熟型,大脑皮质发育比黑猩猩等近亲慢很多,甚至刚出生头几个月的人类婴儿在大运动和认知能力方面是赶不上同月龄的黑猩猩的,要大约8个月之后才迅速反超。 所以马的妊娠期是11个月左右,比人类的38周略长,但是就算给半人马的上半身算成2月龄的宝宝,也比不上下半身的马生下来就会走路这么强。 毕竟人类三个月才会抬头呢。 所以小半人马刚出生的头几个月简直是危险期,上半身和下半身发育节奏完全脱节。 因为对于不会抬头的上半身婴儿,下半身随意走路甚至强行乱晃会出现严重的摇晃综合征,可能引发用永久神经损伤甚至死亡。 啊,半人马马驹真是比人类幼崽还难带呢! 最好用婴儿被裹得严严实实的,避免出生意外: |
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参考文献: 1Developmental Differences inNeocortex Neurogenesis andMaturation Between the Altricial Dwarf Rabbit and Precocial GuineaPig 2The evolution of human altriciality and brain development in comparative context 送礼物 |
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啃米 已送礼物 |
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此处的bug有点尴尬:小马驹出生后几乎立刻就能跑,但是一些人类幼崽的颈部后侧肌肉和肩部肌肉尚未完全发育,很难把头抬起来。所以。。半人马幼体就会同时面临这两种矛盾的生理状况。。 |
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我怀疑古希腊人早就考虑到这一点,因此设定上鲜有幼年半人马的存在,就连雌性半人马都比雄性晚了不少年头(可能晚至公元前四世纪)。。 |
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有一个冷知识是这样的: 人类婴儿之所以不能像很多动物一样一出生就能走路,是因为人的头进化得太大了。 这就导致母体为了能把婴儿正常生出来,而不至于直接撕裂产道,不得不提早分娩。 没错,其实所有人类都是提早分娩。 所谓的“足月”其实并不足月。 按这个理论来说,人类怀孕得再延长个9个月才差不多。 可十九个月怀胎。。。完全不敢想。 但是啊,换做马的话,情况就完全不一样了。 看过马分娩的纪录片就知道,马妈妈把小马生出来完全没有任何问题,虽然也有难产之类的情况,但从硬件的条件上来看,是合理的。 再来看半人马的身体结构——其身体最粗的地方不是头,而是和马一样的下半身。 也就是说,半人马的头部大小完全可以达到正常9个月婴儿的发育水平。 因此,刚出生的小半人马很可能并不存在什么下半身能跑了,而上半身还不由自主前后乱甩的情况。 |
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不看动物世界导致的,小马出生后不出十分钟到二十分钟即可学会站立 以为全世界动物幼崽都跟人类幼崽一样是早产儿啊 |
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半人马本质上是马。 就像美人鱼一出生就能游泳一样,半人马一出生很快就能站起来。 更何况,还有半人马宝宝的妈妈在旁边加油: 萌萌站起来! 半人马宝宝听到了妈妈的鼓励很快就站起来了。 |
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