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【健康科普】头球破门得多大力量,脑和脊髓为什么不会碎成渣渣?

作者 | 白杨树的眼

编辑 | 干玎竹

来源 | 搜狐健康

2018世界杯首粒进球诞生:加津斯基头球破门!最近一家英国的研究机构表明,在足球运动中,头球是一项有风险的技术性动作,如果长期且频繁的使用头球,很有可能会导致脑部受到不同程度的脑震荡,甚至严重的会令到脑退化。你知道吗,我们的脆弱的脑组织除了坚硬的头颅外,就靠着一杯量的脑脊液进行保护呢?

医学教科书上是这样介绍脑脊液的,脑脊液(Cerebro-Spinal Fluid,CSF) 为无色透明的液体,充满在各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内。脑脊液由脑室中的脉络丛产生,与血浆和淋巴液的性质相似,略带粘性。脑脊液属于细胞外液。正常脑脊液具有一定的化学成分和压力,对维持颅压的相对稳定有重要作用。 直到有如标题提出的这个问题的提出,事实上,我们真正的忽略了脑脊液的一个重要功能----为脑和脊髓提供浮力的支持作用,这个作用的效能,远高于对于脑组织的营养和维持颅内压的作用。

脑实质实际上像胶冻样的组织,有点像豆腐,当然不是张飞做的那种豆腐,其实更像内酯豆腐。为了更好的保护我们的脑组织和脊髓,我们进化出了坚硬的头颅和脊柱,所以我们在组织学上属于脊椎动物。事实上,脑或脊髓组织在坚硬的骨性结构中也是相当不安全的。想象一下,我们将一般豆腐置于搓衣板上,不要快,在不太平坦的小路上,慢慢走,再来个小奔跑,看看,豆腐会变成啥样的形状。是的,没有错,将会变成一堆豆腐渣,如果不小心摔个跤,一定会成为豆腐渣渣。

说到浮力,就不能不说到阿基米德的故事:“两千多年前的古希腊,皇帝想为自己打制一顶皇冠,找来全国很有名的工匠。给了工匠一定数量的黄金,提出皇冠的样式和要求。工匠开始为皇帝打制皇冠。数月后,工匠把做好的皇冠呈给皇帝。皇帝带上皇冠,对着铜镜照了又照,非常满意。给了工匠赏银后,皇帝的心里总是有点郁闷。不知为什么,他感觉皇冠没有全用黄金,而是掺有其它的金属。虽然皇冠的重量与他给工匠的黄金重量一样。阿基米德接到这个任务,也十分为难。皇冠由各种形状组成,圆球、圆环、圆台,还有镂空的花纹,根本无法测量求皇冠的体积。一天他去澡堂洗澡,当他跳进放满水的浴盆,浴盆里的水溢出来,他坐进浴盆时,水溢出的更多了。苦思多日的问题,突然像有一道亮光冲开了黑暗。他高叫着“我找到了!”立刻冲回家去做实验。最终得出了结论,物体放入盛满水的容器中,溢出的水的体积就是物体的体积。

阿基米德是个有思想的人。虽然解决了皇冠的秘密,但是偶然的发现,其中有些问题还没有想明白。他在想,我坐在浴盆中时,感觉到自己好像变轻了,有个力把他向上托,他得使劲用力从能坐在浴盆底部。他把这个向上的力称为浮力。

他想,不管任何有体积的物体放入水中,物体占据的空间都要挤开水,这说明,任何物体在水中都会受到浮力。下一步应该求出物体受到的浮力有多大?阿基米德想,物体受到浮力会变轻,应该称出物体在水中的重量。物体在水中与在空气中的重量差,不就是物体受到的浮力吗?通过实验。阿基米德发现了浮力定律:物体在液体中会受到浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重量

可是,可是,正常人中脑脊液只有150ml,而人脑的体积1300-1500ml,远远大于脑脊液的含量啊!但是,脑组织的排水量也高达1300-1500ml啊!现在,排水量是用来表示船舶尺度大小的重要指标,是指船舶在水中所排开的同体积水的重量。根据阿基米德原理,一个物体在水中受到的浮力等于被它排出的水的重量,也就是与船体浸入水中体积相同的水的重量,这就是船的排水量。即可得出下列公式:排水量(浮力)=船自身的重量+满载时货物的重量(所受的重力=浮力)。排水量通常用吨位来表示,所谓排水量吨位是船舶在水中所排开水的吨数,也是船舶自身质量的吨数。所以,尽管脑组织体积远大于脑脊液的体积,脑组织还是悬浮在脑脊液之中的。

如果能够造出一条和航空母舰一模一样的船坞,一杯水也可以漂浮起一艘航空母舰!正如给我一个支点,可以撬起整个地球,虽不可思议,但的确如此。坚硬的头颅和封闭的椎管如同一个窄小的船坞一样,是的,有且只有一杯脑脊液,就漂浮起我们脆弱的脑组织。


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