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為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種 精選

已有 1717 次閱讀 2019-11-3 00:15 |系統分類:科普集錦

為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種



還記得那些年的活人吞劍表演嗎?表演者仰頭緩慢地將一把金屬長劍插入嘴中,直至沒了劍柄,令人心驚膽戰。很多人會認為,所有吞劍表演不過是利用某種障眼法而已。

但從理論上來說,人類是有可能實現的。只不過,在成功吞劍之前,你得先克服你的咽部產生的嘔吐反射。

作為食物進出的通道,人類的咽部對機體起著保護和防御異物入侵的作用。可由于它的獨特構造,也使得人類變成為數不多會被噎死的物種。

為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種



據估算,每十萬人中就有一個被不小心嗆死。喝口水都會嗆死人,它可不只是調侃,而是現實中會發生的意外。


不過對大多數動物來說噎死的意外是很少發生的。究其原因,人類咽部的進化最早很可能并不是由于吞咽的需要。那么,這一切又是怎么一回事呢?

為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種


試想一下,當我們吞咽的時候,發生了什么?請你將食指放在你的喉結處,幾塊包裹著你的喉(喉頭)的軟骨,不要松開手指。接著吞咽一下,你會發現你的喉結鼓起后會稍微向上移動,而后又回到它原來的位置。

在這個過程中,你的舌頭會先向口腔的頂部和后邊積壓,將食物或液體推向喉嚨。與此同時,你的軟腭和懸掛在軟顎上的小舌封閉了位于上部的連接鼻和口腔的呼吸道。

緊接著,你的喉頭將向前上滑,有一塊叫會厭的軟骨則會下移來擋住喉頭的入口,就像將其封鎖了一樣。那么,為什么會有如此繁瑣的步驟呢?

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其實,這是在彌補哺乳動物在演化時的一個設計缺陷,那就是食道和呼吸道兩者利用同一個入口,即是我們的咽。它是位于從鼻子嘴巴與喉之間的部位。

我們不難發現,哺乳動物的嘴基本都是長在鼻孔的下方,這可能也是為什么進出空氣的通道和食物的通道會在咽喉處交叉。既然是交叉的,那食物就會有走錯的可能。

按理來說,如果把空氣和食物的通道分開不讓它們交叉,不就能確保安全了嗎?但偏偏所有的脊椎動物都進化出了咽這個部位,這可能是動物界進化上一次集體的翻車。

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喉下面的是氣管


不過,對大多數哺乳動物中,食管位于氣管的下方,這樣的排布方式能讓食物在重力作用下更容易進入到食管中。比如說,貓的喉嚨里這兩種管子大致是平行分布,然后各自到達胃和肺部。由于這種分布結構特點,重力會促使食物沿著低處的食管下落。

可偏偏人類的食管和氣管的位置離得比較近,這就使走錯的管道概率大大增加了。一旦食物不小心走錯了路,空氣就不能從肺里出來了,就會窒息而亡。

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而噎死指的正是當物體卡在喉嚨或氣管中并阻止空氣流入肺部時,就會發生窒息。當空氣流被完全阻塞,就沒有足夠的氧氣輸送到身體,從而導致氧氣缺乏。

就算是存儲在血液和肺中的氧氣能使人在呼吸停止后保持幾分鐘的生命。但是這一系列事件仍然可能導致死亡。

2002年,臺灣就發生首宗飲珍珠奶茶噎死事件,一名19歲少女因為吸入三粒珍珠奶茶中俗稱粉圓的薯粉粒進入支氣管,從而因窒息死亡。其實質地軟滑的粉圓,是引致噎死的高危食物,這也是為什么說飲用珍珠奶茶切忌大力吸啜。


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那么,我們人體又應該怎樣盡可能避免噎死的發生呢?原理很簡單,那就是設置一種反射機制關閉氣管的開口不讓食物進入,這也就有了會厭的存在。這塊葉片狀的扁平物會反射性地蓋住喉部開口。

但有時候,會厭的反應速度可能不夠快。如果你在吃飯的時候說笑,食物有可能滑入氣管堵住呼吸道,導致窒息。所以,為了使咽部的會厭高效地工作,我們最好吃東西的時候不要講話,或是吃慢點,避免被食物噎到。

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1=聲帶, 2=前庭倍, 3=會厭, 4=會厭皺襞, 5=勺狀軟骨, 6=竇梨狀肌, 7=舌背部

就算鯨豚等海洋哺乳類動物演化出了位于頭頂的噴氣孔,但也會透過特化的會厭控制氣管及食道的開關作動。

當鯨豚在吞入中大型食物團塊時,會厭將暫時離開原位,以供食物通過,這時氣管呈現封閉狀態。如果食物體積過大無法吞下,將迫使氣管持續關閉,此狀況若無法及時排除,鯨豚便有可能窒息死亡。

就有一頭寬吻海豚由于太饑餓,一口氣生吞了重達2.1公斤的大章魚。結果章魚在“豚口”里不甘慘死,直接將海豚活活“噎死”了。

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我們可不能去抱怨會厭的反應速度慢,因為控制咽喉活動的是從腦部發出的喉返神經。按理來說從腦部到咽喉路徑很短,應該不會出現什么差池吧。可實際上我們左右兩側的喉返神經都走了令人驚訝的彎路。

右側的喉返神經要向下繞過頸動脈,而左側的喉返神經更甚,向下延伸至心臟附近,繞過主動脈在返回喉部,因而得名為喉返神經。跟咽的設計一樣,這也是我們身體進化過程中出現的又一大缺陷了。

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看到這里我們不免會問,冒著噎死的危險演化而來的咽究竟在進化上有什么意義?除了具有吞咽功能以外,人類的咽設計成這樣是大有用處的。

人類的咽部是上寬下窄的圓錐形漏斗狀通道,長約12厘米。它位于人體的第1~6頸椎前方,上端附于顱底,向下于第6頸椎下緣或環狀軟骨的高度續于食管。咽的后壁與側壁較完整,前壁自上而下分別與鼻腔、口腔和喉腔相通。

所以,咽可分為鼻咽、口咽和喉咽三部分。

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鼻咽是呼吸道的一部分,前與鼻腔相通下與口咽相通;口咽與口腔相通冰兒下接喉咽;喉咽既連通氣管又連通食管。

首先,當我們進行劇烈運動時,咽能讓我們從口腔吸入大量的氧氣,以滿足身體的需要。又或者是當我們感冒鼻子塞住時,可以用嘴來進行輔助呼吸。絕大部分的哺乳類動物同樣如此,比如貓和狗,堵住鼻子就會用嘴哈氣來進行呼吸。

然而,馬卻是例外,只能用鼻子進行呼吸,不能用嘴輔助呼吸。因為從它的鼻子的開口到氣管的開口有一道很好的護欄。這條類似嵴樣的護欄能將它的呼吸道和消化道隔開。

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又因為馬的口腔里軟腭過于發達,一直伸到會厭軟骨下邊。如果空氣從嘴進入,那么吞咽的時候軟腭向上運動帶動,會厭軟骨也向上運動從而關閉氣管,所以空氣就不能進入氣管了,只能進入食管。

不過當馬吞咽時,它能利用這個護欄左邊或者右邊的空隙呼吸。所以,當馬被噎住時,它們仍可以進行呼吸,只是在物體移除前不能吞咽。

類似地,人類的軟腭很短,不與會厭軟骨接觸,所以當空氣從嘴進入,軟腭向上移動,但并不會導致會厭軟骨向上移動從而關閉氣管,所以空氣就能正常進入氣管了。此外,咽腔粘膜內富有腺體,能對空氣進行加溫、濕潤的作用。


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不過目前有不少研究發現,咽部的進化最早不是為了吞咽又或者口呼吸,而很有可能是出于發聲的需要。

根據推測,當我們的祖先用后腿站起來后,他們的頸部就開始慢慢拉直伸長,之后額頭不再傾斜,顱骨相形更圓,這些變化促使了口腔頂部向上抬升,喉頭與舌頭降入喉嚨更深的位置。他們原本分離開的氣管和食道開始相交,并用會厭蓋在氣管之上。這樣操作下來,就能對我們發出的聲音進行修飾。

在哺乳動物中,聲道包括喉、咽、口腔和鼻腔等等。不同于猩猩,人類的喉是下行喉。人類的喉會隨著嬰兒長大成人逐漸往下沉。


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人類聲道的剖析圖


跟其它哺乳動物一樣,人類的舌頭是平鋪在口腔中的。在嬰兒吃奶時,固定在舌根的喉抬起,跟鼻腔接觸形成密閉的氣道,允許嬰兒吃奶時不耽誤呼吸。

伴隨著年齡成長,我們的口腔、舌、喉、咽的結構發生了很大的變化。比如口腔的相對長度縮短,舌頭向下延伸到喉部,脖子和咽都隨著變長。等到一定的時候,我們的口腔與鼻腔、咽的交界變成直角,空間變大,形成近似于1:1的聲道。

這樣的變化讓成年人能發出更加多變的元音,以此來精確地傳遞信息。有科學家從表觀遺傳學等方面的變化上,確定這樣的聲道是使人類能夠進行語言交流。而猩猩的聲道卻并不能發出元音等。

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嬰兒、猩猩和成年人的聲道


最有趣的地方在于,咽部還有一個很大的作用是讓人類能夠飆高音。其實我們人類的每一個共鳴腔體,都是由一條長長的呼吸道,將其串聯起來的。呼吸道自肺部,到達鼻部,而從肺部所產生的氣流必須在呼吸道相應的位置進行反射,才能夠形成共鳴。

因此,整個呼吸道與肺部相接的氣管代表著我們的胸腔。而與鼻部相接的鼻腔(上鼻道部分)代表著我們的頭腔。在胸腔與頭腔的中間,還有一個重要的縫隙便是我們的咽腔。

咽腔最重要的作用是增強我們聲音的明亮度和穿透力。它豐富優化了聲音的音色,并直接影響著音高和共鳴。

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共鳴

不同的聲音形象塑造是靠咽部的變化才得以實現的。比如咽腔的調節可以加強聲帶的發音,同時參與控制氣息,咽壁的松緊、伸縮等各種狀態變化,對音色、共鳴的變化、氣息的調節都有決定性的作用。

如今聲樂中,常用使高音更有穿透力的方法咽腔哼鳴,就是主要使用咽腔共鳴的一種哼鳴。它對于體會歌唱時聲音的集中、高位置,聲帶的閉合能力,咽壁的力量及明亮結實的音色有很大作用。

為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種


世界著名的男高音帕瓦羅蒂


試想一下,在茂密的叢林,祖先們唯有具有穿透力的聲音才能更好地傳遞信息,捕捉到更多的食物存活下去。

與之相比,冒著噎死的風險又算得了什么,只是這遺留下的缺陷,就需要我們后輩格外小心了。


為了飆高音,人類成了動物界為數不多會噎死的物種


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The shocking science of sword swallowing By Ryan F. Mandelbaum February 16, 2016 at 12:39 PM EST

Primer: Acoustics and Physiology of Human Speech People have a unique anatomy that supports our ability to produce complex language.Jul 1, 2018 PHILIP LIEBERMAN

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英國《每日郵報:互相傷害 海豚吞下巨型章魚反被其噎死 2018/05/26




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