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为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种 精选

已有 2510 次阅读 2019-11-3 00:15 |系统分类:科普集锦

为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种



还记得那些年的活人吞剑表演吗?表演者仰头缓慢地将一把金属长剑插入嘴中,直至没了剑柄,令人心惊胆战。很多人会认为,所有吞剑表演不过是利用某种障眼法而已。

但从理论上来说,人类是有可能实现的。只不过,在成功吞剑之前,你得先克服你的咽部产生的呕吐反射。

作为食物进出的通道,人类的咽部对机体起着保护和防御异物入侵的作用。可由于它的独特构造,也使得人类变成为数不多会被噎死的物种。

为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种



据估算,每十万人中就有一个被不小心呛死。喝口水都会呛死人,它可不只是调侃,而是现实中会发生的意外。


不过对大多数动物来说噎死的意外是很少发生的。究其原因,人类咽部的进化最早很可能并不是由于吞咽的需要。那么,这一切又是怎么一回事呢?

为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


试想一下,当我们吞咽的时候,发生了什么?请你将食指放在你的喉结处,几块包裹着你的喉(喉头)的软骨,不要松开手指。接着吞咽一下,你会发现你的喉结鼓起后会稍微向上移动,而后又回到它原来的位置。

在这个过程中,你的舌头会先向口腔的顶部和后边积压,将食物或液体推向喉咙。与此同时,你的软腭和悬挂在软颚上的小舌封闭了位于上部的连接鼻和口腔的呼吸道。

紧接着,你的喉头将向前上滑,有一块叫会厌的软骨则会下移来挡住喉头的入口,就像将其封锁了一样。那么,为什么会有如此繁琐的步骤呢?

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其实,这是在弥补哺乳动物在演化时的一个设计缺陷,那就是食道和呼吸道两者利用同一个入口,即是我们的咽。它是位于从鼻子嘴巴与喉之间的部位。

我们不难发现,哺乳动物的嘴基本都是长在鼻孔的下方,这可能也是为什么进出空气的通道和食物的通道会在咽喉处交叉。既然是交叉的,那食物就会有走错的可能。

按理来说,如果把空气和食物的通道分开不让它们交叉,不就能确保安全了吗?但偏偏所有的脊椎动物都进化出了咽这个部位,这可能是动物界进化上一次集体的翻车。

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喉下面的是气管


不过,对大多数哺乳动物中,食管位于气管的下方,这样的排布方式能让食物在重力作用下更容易进入到食管中。比如说,猫的喉咙里这两种管子大致是平行分布,然后各自到达胃和肺部。由于这种分布结构特点,重力会促使食物沿着低处的食管下落。

可偏偏人类的食管和气管的位置离得比较近,这就使走错的管道概率大大增加了。一旦食物不小心走错了路,空气就不能从肺里出来了,就会窒息而亡。

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而噎死指的正是当物体卡在喉咙或气管中并阻止空气流入肺部时,就会发生窒息。当空气流被完全阻塞,就没有足够的氧气输送到身体,从而导致氧气缺乏。

就算是存储在血液和肺中的氧气能使人在呼吸停止后保持几分钟的生命。但是这一系列事件仍然可能导致死亡。

2002年,台湾就发生首宗饮珍珠奶茶噎死事件,一名19岁少女因为吸入三粒珍珠奶茶中俗称粉圆的薯粉粒进入支气管,从而因窒息死亡。其实质地软滑的粉圆,是引致噎死的高危食物,这也是为什么说饮用珍珠奶茶切忌大力吸啜。


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那么,我们人体又应该怎样尽可能避免噎死的发生呢?原理很简单,那就是设置一种反射机制关闭气管的开口不让食物进入,这也就有了会厌的存在。这块叶片状的扁平物会反射性地盖住喉部开口。

但有时候,会厌的反应速度可能不够快。如果你在吃饭的时候说笑,食物有可能滑入气管堵住呼吸道,导致窒息。所以,为了使咽部的会厌高效地工作,我们最好吃东西的时候不要讲话,或是吃慢点,避免被食物噎到。

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1=声带, 2=前庭倍, 3=会厌, 4=会厌皱襞, 5=勺状软骨, 6=窦梨状肌, 7=舌背部

就算鲸豚等海洋哺乳类动物演化出了位于头顶的喷气孔,但也会透过特化的会厌控制气管及食道的开关作动。

当鲸豚在吞入中大型食物团块时,会厌将暂时离开原位,以供食物通过,这时气管呈现封闭状态。如果食物体积过大无法吞下,将迫使气管持续关闭,此状况若无法及时排除,鲸豚便有可能窒息死亡。

就有一头宽吻海豚由于太饥饿,一口气生吞了重达2.1公斤的大章鱼。结果章鱼在“豚口”里不甘惨死,直接将海豚活活“噎死”了。

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我们可不能去抱怨会厌的反应速度慢,因为控制咽喉活动的是从脑部发出的喉返神经。按理来说从脑部到咽喉路径很短,应该不会出现什么差池吧。可实际上我们左右两侧的喉返神经都走了令人惊讶的弯路。

右侧的喉返神经要向下绕过颈动脉,而左侧的喉返神经更甚,向下延伸至心脏附近,绕过主动脉在返回喉部,因而得名为喉返神经。跟咽的设计一样,这也是我们身体进化过程中出现的又一大缺陷了。

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看到这里我们不免会问,冒着噎死的危险演化而来的咽究竟在进化上有什么意义?除了具有吞咽功能以外,人类的咽设计成这样是大有用处的。

人类的咽部是上宽下窄的圆锥形漏斗状通道,长约12厘米。它位于人体的第1~6颈椎前方,上端附于颅底,向下于第6颈椎下缘或环状软骨的高度续于食管。咽的后壁与侧壁较完整,前壁自上而下分别与鼻腔、口腔和喉腔相通。

所以,咽可分为鼻咽、口咽和喉咽三部分。

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鼻咽是呼吸道的一部分,前与鼻腔相通下与口咽相通;口咽与口腔相通冰儿下接喉咽;喉咽既连通气管又连通食管。

首先,当我们进行剧烈运动时,咽能让我们从口腔吸入大量的氧气,以满足身体的需要。又或者是当我们感冒鼻子塞住时,可以用嘴来进行辅助呼吸。绝大部分的哺乳类动物同样如此,比如猫和狗,堵住鼻子就会用嘴哈气来进行呼吸。

然而,马却是例外,只能用鼻子进行呼吸,不能用嘴辅助呼吸。因为从它的鼻子的开口到气管的开口有一道很好的护栏。这条类似嵴样的护栏能将它的呼吸道和消化道隔开。

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又因为马的口腔里软腭过于发达,一直伸到会厌软骨下边。如果空气从嘴进入,那么吞咽的时候软腭向上运动带动,会厌软骨也向上运动从而关闭气管,所以空气就不能进入气管了,只能进入食管。

不过当马吞咽时,它能利用这个护栏左边或者右边的空隙呼吸。所以,当马被噎住时,它们仍可以进行呼吸,只是在物体移除前不能吞咽。

类似地,人类的软腭很短,不与会厌软骨接触,所以当空气从嘴进入,软腭向上移动,但并不会导致会厌软骨向上移动从而关闭气管,所以空气就能正常进入气管了。此外,咽腔粘膜内富有腺体,能对空气进行加温、湿润的作用。


为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


不过目前有不少研究发现,咽部的进化最早不是为了吞咽又或者口呼吸,而很有可能是出于发声的需要。

根据推测,当我们的祖先用后腿站起来后,他们的颈部就开始慢慢拉直伸长,之后额头不再倾斜,颅骨相形更圆,这些变化促使了口腔顶部向上抬升,喉头与舌头降入喉咙更深的位置。他们原本分离开的气管和食道开始相交,并用会厌盖在气管之上。这样操作下来,就能对我们发出的声音进行修饰。

在哺乳动物中,声道包括喉、咽、口腔和鼻腔等等。不同于猩猩,人类的喉是下行喉。人类的喉会随着婴儿长大成人逐渐往下沉。


为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


人类声道的剖析图


跟其它哺乳动物一样,人类的舌头是平铺在口腔中的。在婴儿吃奶时,固定在舌根的喉抬起,跟鼻腔接触形成密闭的气道,允许婴儿吃奶时不耽误呼吸。

伴随着年龄成长,我们的口腔、舌、喉、咽的结构发生了很大的变化。比如口腔的相对长度缩短,舌头向下延伸到喉部,脖子和咽都随着变长。等到一定的时候,我们的口腔与鼻腔、咽的交界变成直角,空间变大,形成近似于1:1的声道。

这样的变化让成年人能发出更加多变的元音,以此来精确地传递信息。有科学家从表观遗传学等方面的变化上,确定这样的声道是使人类能够进行语言交流。而猩猩的声道却并不能发出元音等。

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婴儿、猩猩和成年人的声道


最有趣的地方在于,咽部还有一个很大的作用是让人类能够飙高音。其实我们人类的每一个共鸣腔体,都是由一条长长的呼吸道,将其串联起来的。呼吸道自肺部,到达鼻部,而从肺部所产生的气流必须在呼吸道相应的位置进行反射,才能够形成共鸣。

因此,整个呼吸道与肺部相接的气管代表着我们的胸腔。而与鼻部相接的鼻腔(上鼻道部分)代表着我们的头腔。在胸腔与头腔的中间,还有一个重要的缝隙便是我们的咽腔。

咽腔最重要的作用是增强我们声音的明亮度和穿透力。它丰富优化了声音的音色,并直接影响着音高和共鸣。

为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


共鸣

不同的声音形象塑造是靠咽部的变化才得以实现的。比如咽腔的调节可以加强声带的发音,同时参与控制气息,咽壁的松紧、伸缩等各种状态变化,对音色、共鸣的变化、气息的调节都有决定性的作用。

如今声乐中,常用使高音更有穿透力的方法咽腔哼鸣,就是主要使用咽腔共鸣的一种哼鸣。它对于体会歌唱时声音的集中、高位置,声带的闭合能力,咽壁的力量及明亮结实的音色有很大作用。

为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


世界著名的男高音帕瓦罗蒂


试想一下,在茂密的丛林,祖先们唯有具有穿透力的声音才能更好地传递信息,捕捉到更多的食物存活下去。

与之相比,冒着噎死的风险又算得了什么,只是这遗留下的缺陷,就需要我们后辈格外小心了。


为了飙高音,人类成了动物界为数不多会噎死的物种


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

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英国《每日邮报:互相伤害 海豚吞下巨型章鱼反被其噎死 2018/05/26




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