◎北京科学中心

1978年的一天，加拿大女王大学实验室的一组研究人员聚集在一个装有跑步机的有机玻璃盒子周围，他们在看一只鸽子在上面行走。这个滑稽场景的背后是在试图回答一个古老的问题：为什么鸽子走路会点头？

广场上，我们经常会看到那些鸽子低着头，在地上啄食面包屑，似乎在随着某种秘密的节拍而律动，它们到底在干什么？

鸽子走路，头先出发？

早在将近一个世纪以前，美国心理学家奈特·邓拉普和奥瓦尔·莫勒在《生物学》上发表的《鸟类的头部运动和眼睛功能》一文中，就已经否定了是因为运动导致鸟的头部摆动。

1978年，Barrie J Frost博士的实验小组彻底解决了这场争论，实验采用了当时最先进的高速照相机，每秒可以拍摄64帧画面，Barrie J Frost博士将鸽子的头部、胸部和脚部三点作为观察的锚点，足以准确记录鸽子运动时点头的动作。

照片拍出来以后，果然发现了鸽子的“摇摆”轨迹，可以很清楚地看出，鸽子走路时根本没有点头，而是不断把头往前一弹一弹地“推进”，行走时头部几乎保持在同一水平线上，上下起伏幅度非常小。

简而言之，鸽子的头部运动可以分为两个阶段：推进和保持。

当然，我们觉得鸽子走路的时候点头，是因为在推进阶段，鸽子头部相对于身体向前推进大约5厘米，然后进入保持阶段，头部保持不动，身体继续向前移动。鸽子每秒能完成数次头部伸展运动，这一系列动作太快了，但是人眼对动作的感知有限，因此无法清楚地看到鸽子的推进和保持动作，我们所看到的就是鸽子仿佛在不断地点头，这实际上是我们的错觉。

鸽子移动头部的作用

我们一直在嘲笑鸽子古怪的步态，事实上，鸽子之所以有这种行为，完全取决于这些鸟看待世界的方式。

研究人员通过跑步机实验发现，如果鸽子在跑步机上昂首阔步时，其周围的视觉环境保持相对静止，头部就不会摆动。反推结论，头部推进有助于鸽子稳定其对周围移动世界的看法。

换句话说，静止的头部让鸽子有时间在视觉上处理周围的环境，同时等待其移动的身体赶上，这就像在动作上暂停了一小会儿。

虽然看起来古怪，但策略很有用。因为鸽子能够看到潜在的食物，甚至可能是敌人。但如果鸽子的头部与身体的移动速度相同，它们将很难在视网膜上保持世界的稳定图像，周围的景象会在一片混乱中不断晃动。

另外，还有一件趣事可以解释这个结论：假如你抱着一只鸟或者鸡向前直走，它也会不断“点头”。只要世界对它来说是运动的，谁都无法阻止它“突突”的脑袋。

就在几年前，有人根据鸟类这个身动头不动的特性，制作了一台“鸡头稳定器”，这样即使是冲浪或者其他极限运动时，画面也不会因为摄像师的抖动而出现摇晃。

鸟类与人类视野形成的机理对比

当然，这种视觉技巧不仅仅是鸽子生活中的一个怪癖。人类也会做类似的事情，只不过我们在空间移动时，不会移动头部，而是使用眼球的快速、不稳定的运动来帮助固定我们的视力，称之为“眼跳”。

我们的眼睛不会平稳、连续地移动，实际上会从一个地方跳到另一个地方，一旦眼睛到达眼跳的终点就会停留，虽然很短，但对视神经来说有足够长的时间以稳定视网膜上的图像，以便大脑能够处理。

但为什么人类在头部静止不动时也能看清楚周围的环境，而鸟类只有不断移动头部才能形成稳定的视野呢？

简单来说，就是鸟的脑袋实在是太小了！

人类眼球壁的最外面有一层由胶原和弹力纤维构成的软组织，叫做巩膜，而在鸟类的眼球外部还有一层坚硬的骨质结构，叫做巩膜环，也叫巩膜骨。这个结构就像是眼睛的“铠甲”，虽然能保护和支持眼球，但也导致了眼球转动受限。

而且人类的双眼之间存在一定的间距，这使得我们的双眼在看物体时会有微妙的视觉差异，这种差异能被我们的大脑敏锐地捕捉到，从而形成立体的视觉效果。所以，我们通过转动眼球就能清晰地感知到物体的立体形态和它们所处的位置。

我们可以亲自做一个实验：只闭上一只眼睛，然后用手指去触摸一个物体。你会发现，当你以为手指快要碰到物体时，却总是差那么一点点。只有当你再往前伸出手时，才能真正触碰到物体，这种感觉在你对某个物体不熟悉时尤其明显。

这是因为单眼虽然能形成清晰的图像，但是无法产生视觉差异，导致我们的大脑无法准确判断物体与我们的距离。

鸟类的双眼由于受到巩膜环的限制，它们的双眼视野重合区域非常小，这使得它们的视觉更接近于单眼视觉，无法形成足够的视觉差异。因此，它们无法准确感知物体与自己的距离。对于它们来说，移动头部来改变视角是形成立体视觉并稳定视野的独特方式。

并非所有在地面上行走的鸟类都会点头

但是，并非所有在地面上行走的鸟类都会点头。比如鸭子、鹅、天鹅、一些猫头鹰和猛禽以及企鹅就不会点头，而这些物种的腿往往都相当短且宽，它们在地面上行走时会摇摇晃晃或迈小步。根据研究鸟类生理学的莱因霍尔德·内克尔的说法，这可能也是为什么有些鸟走路时会点头而有些鸟则不会的原因之一。

当然，鸟类本质上是演化至今的恐龙，它们与已灭绝的恐龙表亲有很多共同点。最近的发现表明，许多恐龙，甚至霸王龙，都有羽毛。所以，霸王龙在奔跑时，你能想象它一边露出牙齿，一边在疯狂地“点头”的样子吗？

（文章源自微信公众号数字北京科学中心）

编辑/王静