动物为什么打哈欠_

动物为什么打哈欠_ 大 自 然 2011. 2 CHINA NATURE 每个人都有过这样的行为:身体后仰，下颌绷 紧，嘴巴张开，吸入大量空气，紧接着快速呼出一口 气，并发出持续哈气的声音。快感便随之而生。没 错，就是打哈欠。事实上，打哈欠不仅限于人类，也 发生在许多动物的身上。哺乳动物、鸟类、爬行动物 甚至鱼类和昆虫都会打哈欠。1838年达尔文在《动 作的普遍性》中就曾写道:“看到一只狗或者一匹 马打哈欠，让我感觉所有动物的构造都是一样 的。” 无论对人还是对动物此担蚬范际且恢钟? 固定特征的本能反应，并且涉及大 脑和身体之间无 意识的相互作用，大多非主观意志所能控制。打哈 欠有一个非常古老的起源，可以追溯到很多动物类 群的共同祖先。这一动作在数百万年后仍完好无缺 地延续至今，说明它应当具有基本的进化功能。但 奇怪的是，打哈欠这种动作虽然很常见，却没有得 到满意的科学解释，人们至今对该动作的机制尚不 十分明了。或许，打哈欠只是一种在进化过程中残 留的已失去其重要性的古老机制, 据说，被西方尊为“医学之父”的古希腊著名 医生希波克拉底是第一个对打哈欠有所研究的人。 他认为所有的疾病都来源于空气，因此打哈欠这个 动作是一个不祥的信号，是发烧的征兆。后来，虽然 也有一些其他的理论产生，但打哈欠最终还是被当 做医学领域中的一个小问题而被弃置一旁。 现在，科学家已经发现，大脑中有一个哈欠中 枢，当它兴奋时就会向有关的肌肉发出指令，从而 导致一个哈欠的诞生。这个哈欠中枢似乎就是下丘 脑的室旁核，它所包含的多巴胺、甘氨酸、催产素、 乙酰胆碱、血清素和促肾上腺皮质激素等许多化学 物质都可能参与这个复杂而难以理解的过程。例 如，在夜晚或者睡醒之前促肾上腺皮质激素水平激 增，就会引起打哈欠和舒展肢体的动作。打哈欠的 过程似乎还需要室旁核中的特定神经细胞制造的 氧化氮的参与。在室旁核包含的化学物质中，多巴 胺可能起关键作用，因为帕金森病患者的大脑中就 缺乏这种物质，而他们几乎从不打哈欠。有些用于 缓解晕船和晕车症状的药物会抑制乙酰胆碱的合 成，也会明显地减少打哈欠的频率。此外，某些类鸦 片物质则会导致打哈欠的动作无法中止。 打哈欠的动作由咽部肌群及面部几十块肌肉 的收缩运动来完成，因此，如果人们不想打哈欠，可 以通过有意识地咬紧牙关来抑制。不过，一个哈欠 被强行制止的过程会让人觉得很不舒服。哈欠要打 得顺畅，口部和脸部的肌肉必须充分伸展。打哈欠 的动作虽然看上去不雅，却是人和动物机体固有的 一种反射活动，对保护身体具有一定的意义。 打哈欠是倦怠的信号吗, 一直以来，对打哈欠最普遍的一个解释就是机 体劳累或厌倦了。实际上，就像体内缺水会口渴、胃 里空虚会饥饿一样，身体疲劳、精神倦怠或者肠胃 正在消化等都会导致人或动物打哈欠。人们在从事 驾驶、阅读、等待或乘坐公共交通工具等单调而具 有重复性的活动时最爱打哈欠。此外，人们在睡觉 之前和起床之后的片刻、丰盛的午餐之后的休息时 间、斋戒的日子里也容易打哈欠。因此，打哈欠又被 认为是人们觉得必须保持清醒状态的时候促进身 体觉醒的一种反应。 不能否认，打哈欠应该对身体的疲劳具有轻微 动物为什么打哈欠, 李湘涛 65 CHINA NATURE 2011. 2 大 自 然 的缓解作用。打哈欠时两眼闭合，口用力张开，而且 常常伴有四肢、面颈部、舌及咽喉部肌肉的紧张收 缩，大脑原来进行的兴奋活动暂时减弱，呼吸加深， 全身大部分肌肉也随之活动了一下，身体对周围环 境刺激的敏感程度降低。在这瞬间，人或动物都会 获得短暂的休息。 然而，只是由于一个简单的倦怠信号，大脑就 会发出打哈欠的一系列指令吗,事实可能并非如 此。有些情况下，人并不感觉厌烦、疲倦或胃部涨 满，但也会打哈欠，例如运动员参赛前夕，跳伞运动 员第一次跳伞之前的片刻，学生参加考试的时候， 以及音乐家在音乐会开场前的准备时间内，等等。 此外，很多动物会在交配之前打哈欠，雄性泰国斗 鱼则在攻击对手之前打哈欠。 更为有趣的是，科学家还发现，对男人而言，打 哈欠和阴茎勃起都是由一种氮氧化物掌控的。这种 氮氧化物在大脑中扩散开后，既可能到达控制呼吸 的神经，也可能下行至给阴茎输送能量的血管。有 时这两种功能甚至可以同时发挥作用，而阴茎的勃 起一般是不会与厌烦情绪相关的。 因此，打哈欠似乎不仅是倦怠的信号，而且是 反映人或动物机体状况改变的一种信号，不仅疲劳 时会打哈欠，醒来时也会打哈欠，在注意力转移的 其他一些情况下同样也会打哈欠。研究表明，在需 要特别重视或付出特别努力的活动之前的15分钟 内，打哈欠发生的频率常常最高。 有一些研究者试图给哈欠进行分类，如“传 染”型、“我累了”型、“我才起来”型，此外还有 “威胁”型，这在灵长类动物中较为常见，它要传递 的信息是“我的牙齿比你的有力”。 打哈欠是为脑供氧吗, 每打一次哈欠，必有深沉悠长的吸气，因此在 很长一段时期内，人们认为当肺感觉到氧气水平较 低时便利用打哈欠来吸进更多的空气，然后驱动携 氧的血液流向大脑。虽然当下丘脑的室旁核中氧气 水平低时的确能引起哈欠，但是肺并不一定能感受 到氧气水平的变化。另外，打哈欠和呼吸是由大脑 的不同区域控制的。因此，打哈欠“为大脑提供氧 气”的说法现在已被彻底否定。科学家用超声成像 技术检测胎儿时意外地发现12周大的胎儿就会张 嘴打哈欠了，这说明即使在肺尚未吸入空气时也能 打哈欠。 上世纪80年代，在美国科学家的一个实验中， 志愿者在二氧化碳浓度不同的空气中学习，结果表 明，志愿者平均每小时打哈欠的次数与吸入空气的 二氧化碳浓度并无关联。这个实验也证明为大脑提 供更多的氧气并不是打哈欠的原因。 新的理论认为，打哈欠是身体给大脑降温的 运动。打哈欠的动作可以“冷却”大脑，进而保持 大脑的健康和清醒，提高大脑的灵敏度、增强大脑 功能。因为，大脑其实和电脑一样，在冷静状态下 的运行效率最高，而且进化已经使身体机能总是 尽最大限度地冷却大脑。当人或动物身体的其他 系统无法调节大脑温度的时候，打哈欠就会承担 起这个任务。 科学家以长尾小鹦鹉为对象进行了仔细的分 析和研究。这种鸟的大脑相对较大，而且温度经常发 生波动，因此可以作为脊椎动物的典型代表。科学家 将长尾小鹦鹉分别放置于三种不同的环境中:温度 正在升高的环境、高温环境和温度适宜的环境。长尾 小鹦鹉在后两种环境中打哈欠的次数并没有增多， 但是在第一种环境中的哈欠次数却明显增加了一 倍多。 通过这个实验，科学家认为哈欠其实就是鸟 类和哺乳动物的“散热器”。当外界温度超过体温 时长尾小鹦鹉并没有打呵欠，因为大脑无法通过 打呵欠吸入冷空气从而使自己降温;外部环境很 冷时长尾小鹦鹉也不打哈欠，因为打哈欠会使大 脑吸入比体温低很多的空气，这会使大脑受到不 良刺激;如果环境温度比大脑和身体的温度低，那 么吸入的冷空气会迅速降低面部血液的温度，进 而冷却大脑。这个新发现还可以解释为什么疲劳 的人容易打哈欠，因为疲劳和睡眠不足会导致大 脑的温度上升。科学家进而认为，频繁打哈欠的人 其大脑的冷却机制肯定有问题，例如，多发性硬化 症患者和体温调节失衡的人就会出现哈欠连连的 情形。癫痫患者在发病之前通常也会受到打哈欠 的困扰，根据打哈欠的情况还可以预测头痛的病 人是否患有偏头痛。 看来，虽然这些结论似乎还有些牵强，但是很 有趣。 66 大 自 然 2011. 2 CHINA NATURE 打哈欠为什么会传染, 人们常说哈欠能传染，此说不谬。无论看见、听 见或想到打哈欠都能引发更多的哈欠。常有这样的 情况:如果一群人中有一个人开始打哈欠，那么他 周围的人就会纷纷跟着他一起打。据说，有一位瑞 士科学家设计并制作了一个打着哈欠、一副困乏欲 睡模样的人的半身塑像，人们只要看着这个头像， 不一会儿就会打起哈欠，甚至进入梦乡。这个能传 染哈欠、起到催眠作用的头像也因此被称为“安眠 像”。 为了证实哈欠的传染性，美国科学家曾经设计 了一个实验:360个志愿者被分成12组，分别进入房 间观看录像，录像中的人物分别有三种不同的表 现:面无表情、大笑和打哈欠。结果表明，看到打哈 欠画面的志愿者的打哈欠次数明显多于看到其他 画面的人。 在这个实验中，科学家还要求志愿者分别采用 完全用口或完全用鼻的方式进行呼吸，结果在观看 别人打哈欠时，用口呼吸的人中有一半打哈欠，而 用鼻呼吸的人却没有一个打哈欠。此外，那些前额 上放有冷敷包的志愿者也没有因观看别人打哈欠 而被传染，而那些前额上放有热敷包的人则有很多 因受到传染而打上了哈欠。科学家推断，鼻腔中的 血管可以将较低温度的血液输送给大脑，因此通过 鼻孔吸气或者在额头上放置冷敷包，都能起到与打 哈欠类似的效果，从而消除人们打哈欠的需要。 从前，“打哈欠传染”被认为是一种无意识的 镜映效果，即看见别人打哈欠了，自己也镜像反射 一样也来一个。近年来的一些研究结果显示，打哈 欠很可能是一种与同伴交流环境或身体内部状况 变化的一种方式，因此打哈欠传染属于一种协调行 为，有助于提高群体注意力，从而帮助人或动物在 危险面前保持警惕。例如，当一只鸽子发觉有人靠 近时就会起飞，整个鸽群也立即随之起飞，虽然大 部分鸽子并不知道发出警报的原因。也有一些科学 家认为，打哈欠容易传染可能和自我加工能力等心 理学特征有关，例如识别面容的能力或者人格分裂 等。 现在，越来越多的证据表明，打哈欠与“移情 机制”有关，因为虽然大多数脊椎动物都会打哈 欠，但只在人类之间或(可能)在黑猩猩之间具有 传染性，而只有他们可以对其他同类的处境感同身 受。传染性的哈欠可能是无意识的行为，而非对他 人行为的模仿，不需要人们理解、考虑或做出决定。 一些科学家利用磁共振成像对大脑影像进行了深 入的研究，发现打哈欠时的脑部活动区与表示同情 心的脑活动区域一致，换句话说，打哈欠的传染现 象可能代表了一种无意识的心智模仿。 科学家认为，这种所谓的打哈欠的传染性更容 易在移情人群(即喜欢将自己假想成他人的人群) 中发生。越容易移情的人，就越有可能与打哈欠者 “站到一起”，自己也体验一下哈欠。在研究中，科 学家发现，“高度移情”者更容易感染，而“低度移 情”者不易感染。所谓“高度移情”者，就是那些常 常在看见别人踩到尖东西时喊“哎哟”的人。这就 是说:那些乐意分担别人的不幸、富有较强同情心 并且容易体谅他人的人，在看见别人打哈欠的时候 会不知不觉地被传染，而那些脑满肠肥的所谓“幸 福的人”并不会有哈欠感应。这些结果恰好也解释 了为什么精神病患者很少会被别人打哈欠所传染， 因为他们很难进行移情活动。同样，患有孤独症的 孩子等缺乏移情的个体也不会受传染。不过，因此 就得出“善良的人容易感染哈欠”的结论，还是让 人觉得太牵强了。 年，芬兰、德国和瑞典的神经学家发现，在 “传染性打哈欠”的时候，大脑的颞上沟会活跃起 来。这个区域在眼睛和嘴部活动的感知过程中也会 起作用。正如在电子邮件和手机短信中使用的“笑 脸”所证明的一样，这些表情是感知他人情绪的主 要载体。那么，这种集体行为有可能已经在进化的 过程中作为一种在群体中传播警戒状态的工具而 得到巩固和加强。对交配和捕猎活动而言，这似乎 是显而易见的，但是在疲劳和倦怠的时候，打哈欠 也可能是身体试图避免与外界失去联系的一种表 现。 迄今为止，百科全书中对打哈欠的解释仍然 是:人们无意识地张嘴深深吸气，随后缓缓吐气;通 常意味着厌烦、疲惫或困倦。然而，目前科学家认 为，打哈欠这个动作无疑具有更多的含义。 (作者单位:北京自然博物馆) 67