我2007年，大卫·史密斯（David Smith）是一位内科医生，也是一家伤口敷料生产公司的创始人，他在马里兰州的一次医学会议上做了一次演讲。后来，一位观众对美国士兵爆炸造成的创伤性脑损伤的报道越来越多感到担忧，他提到了啄木鸟。如果有人能弄清楚啄木鸟是怎么做到的，它们每天会用嘴向树上猛击数千次，产生的力量远远超过大多数人在车祸中所感受到的，那么也许我们可以更好地保护士兵。
这个问题使史密斯感到头晕目眩。史密斯说：“我一下子就知道，这是一个被严重忽视的问题。”。自然界充满了动物，它们经常在大脑上产生巨大的力量，而没有明显的损伤。包括大角羊；相互撞击的鲸鱼；以及以每秒500英尺的速度头朝下潜入水中的鸟类。这些动物是如何避免脑损伤的？
史密斯知道，动物的秘密不仅仅适用于士兵。关于一种类似痴呆症的综合症的报道越来越多，这种综合症曾折磨过前足球运动员，被称为慢性创伤性脑病。科学家们认为，这种情况并不一定是由剧烈的脑震荡造成的，而是由长时间反复轻微的撞击造成的。
问题是人类的头部不是“设计”来承受反复撞击的。大脑漂浮在从头盖骨上轻轻取出的液体中。但是，由于它的密度与周围的液体不同，甚至当你与另一名玩家碰撞时，大脑中的不同组织密度也不相同，因此大脑会在周围的液体中移动，撞击颅骨并变形。这种晃动，或一些人称之为“嘎嘎声”，会压缩和剪切神经元，伤害它们。也可能发生所谓的气穴现象：由流体压力快速变化驱动的气泡形成。换句话说，当你在足球场上被击中时，你大脑的某些部分可能会像刚刚打开的汽水罐一样发出嘶嘶声。
史密斯有着兼收并蓄的背景:他拥有医学博士学位、数学技能和化学学位。他的公司的伤口护理产品通过保持伤口部位的水分来加速愈合。他也喜欢足球。他在高中时参加过游泳比赛。所以他深入研究啄木鸟生理学的文献，试图了解这种动物是如何保护自己的。
他立刻盯上了啄木鸟的一个不寻常的生理特征：它的长舌头，包裹在它的头骨下面、上面和后面。靠在动物颈静脉上的肌肉移动舌头。因此，理论上，啄木鸟可以利用它的舌骨肌来收缩这些静脉，减少血液从头骨流出。史密斯想，这是啄木鸟的秘密。它很可能用长长的舌骨肌咬住颈静脉，用血液填充大脑以防止大脑晃动。
史密斯想知道他如何在人身上复制这种基因。一种可能是提高二氧化碳含量。我们生产有限公司2.在正常的细胞过程中，当我们呼气时将其排出。但是如果血液中的一氧化碳2.如果温度过高，说明氧气不足，流向大脑的血液就会增加，以确保这个至关重要的器官有足够的氧气。这意味着使大脑膨胀的一种方法是增加血液中的一氧化碳2.．
当你在足球场上被击中时，你的大脑可能会像刚打开的汽水罐一样嘶嘶作响。
事实上，史密斯怀疑啄木鸟和许多其他鸟类也会这样做——它们可以故意提高血液中的一氧化碳含量2.．除了肺，鸟类还有一个独特的呼吸系统，它的特征是遍布全身的气囊。这些囊是通过鸟类中空的“充气”骨头连接起来的。史密斯认为，也许这种延伸的呼吸系统让一些鸟类能够“再呼吸”——重新吸入排出的一氧化碳2.增加对二氧化碳的需求，增加它们大脑的血容量，并在鸟类生活的多次碰撞中保护它们的大脑。
史密斯需要证据证明这可能适用于人。因此，他与辛辛那提儿童医院医学中心运动医学研究主任格雷戈里·迈尔合作。（今天史密斯是该中心的访问研究科学家。）2.这一假设提供了一种预测。高海拔改变了血液中二氧化碳与氧气的比例，导致大脑轻微肿胀。（在真正的高海拔地区，肿胀会导致晕眩和呕吐的高原反应。）这种轻微的、由海拔引起的“水肿”会保护人们免受头部伤害吗？
迈尔和他的同事查看了全国橄榄球联盟比赛的数据库。他们发现，在644英尺以上玩的游戏比在低海拔玩的游戏报告的脑震荡要少30%。稀薄的空气或者身体对低氧的适应性反应似乎可以保护运动员的大脑。
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史密斯有一种让科学家接受他的想法的诀窍，即使乍一看，他们不确定他是疯子还是天才。最终是另一位名叫约瑟夫·费舍尔的科学家发明了一种更实用的模仿啄木鸟的方法。多伦多大学教授Fisher研究气体在血液中的扩散，特别是二氧化碳。他同意在晚餐时听取史密斯的意见，史密斯拖着一只甲醛浸透的啄木鸟。费舍尔说：“他没有数据，但他有着卓越的洞察力。”。
不过，费舍尔认为史密斯最初的做法并不正确。他想提高人们的合作2.人工诱导轻度脑肿胀，这样可以防止创伤。但是高CO2.费舍尔想，这会让人感到不舒服，让人感到窒息和喘不过气来。
经过训练的麻醉学家费希尔认为第二种方法更符合啄木鸟肩胛舌骨的解决方案，更有意义。他从自己的经验中知道，只要在一个人的脖子上施加一点压力，就会使大脑膨胀。他目睹了这一切的发生。脑外科医生有时会抱怨，在手术过程中，大脑会肿胀，所以他们派费舍尔去查明是什么原因使病人的脖子弯曲。(问题可能是病人的头稍微转了一下，对颈静脉施加了压力。)
所以忘记有限公司2.,费雪的想法。你只需要轻轻按压他的脖子。费希尔在一家电子商店买了一副耳机，把金属表带弯曲了一点，然后把耳机套在脖子上，耳机垫贴在颈静脉上。他觉得自己的脸发红了。作为一名狂热的自行车爱好者，费希尔在接下来的两年里骑自行车的时候都会戴着这个简易的项圈。
“我们的大脑已经有了一个头盔，它叫做头骨。为什么要在头骨上再放一个贝壳呢?”
并非所有人都同意史密斯的基本科学前提。安德鲁·法尔克(Andrew Farke)是加州克莱蒙特雷蒙德·m·阿尔夫古生物博物馆(Raymond M. Alf Museum of Paleontology)的一名科学家，他研究的是用头撞人的动物。他说，啄木鸟和公羊是否真的能在不伤到大脑的情况下撞击自己的头部，还没有人研究过这个问题。他指出，人们普遍认为这些动物不会因为一辈子砸碎头部而出现问题，但这还没有得到证实。也许啄木鸟或公羊在野外活的时间不够长，没有患上CTE这样的退化性疾病。他说:“我们应该对他们没有任何不良后果的刻板印象进行评估。”
关于CO2.假设。史密斯认为，大角羊以每小时40英里的速度撞击对方，产生高达500g的力量，通过它们中空的角“再呼吸”，提高它们血液中的CO2.增加头部的血容量，并在可怕的碰撞中保护大脑。但法尔克说，这种动物的角是空心的，几乎不可能通过它呼吸。他说，空心的目的是在撞击区域和大脑之间制造距离。牛角本身也有助于分散力量。它们被包裹在由角蛋白构成的相同物质中，并且在碰撞时轻微弯曲，“就像汽车上的一个褶皱区，”法尔克说。
法尔克补充说，啄木鸟独特的缠绕舌头可以压住它们的颈静脉。但这种鸟也有很多其他的适应能力，包括喙和身体的减震区域。“只有一颗灵丹妙药是非常罕见的，”法尔克说。“和几乎所有事情一样，这是一系列的适应。”
然而，伊利诺伊州埃文斯顿市北岸大学卫生系统神经外科系主任、脑震荡专家朱利安·贝利（Julian Bailes）进行的一项啮齿动物研究结果让所有人都大吃一惊。与未戴项圈的老鼠相比，戴项圈状装置的老鼠在被敲打头部时轻微压迫颈静脉，大脑损伤减少了83%。“我目瞪口呆，”费舍尔谈到结果时说。“我会很高兴有10%的进步。”
足球头盔最初是为了防止头骨骨折而设计的，它们在这方面做得相当好。而是为了阻止运动内部头骨，头盔必须大大减缓撞击的速度。能够实现这一壮举的头盔可能看起来像一个巨大的、蓬松的棉花糖——笨重，也许从人体工程学角度来说不可能戴上。迈尔认为，无论头盔设计得多好，都不太可能在足球等运动中预防CTE。“我们的大脑已经有了一个头盔，它被称为头骨，”他说。“为什么要在头骨上再放一个贝壳呢?”你只是增加了质量。”
史密斯与一家名为Q30 Innovations的运动服装公司合作，设计一款供人类使用的项圈。他们发明的设备是由轻而有弹性的金属包裹在塑料聚合物中制成的。它是c形的，从脖子后面滑过，不会伤到气管。项圈使大脑中的血液增加大约一茶匙。这相当于当你躺下时，你的大脑中聚集的额外血液。或者当你打哈欠的时候。史密斯说:“如果你认为这是危险的生理机能，看在上帝的份上，不要打哈欠。”
为了在人身上测试这个项圈，科学家们不可能故意反复敲打人的头部。于是迈尔转向辛辛那提的两支高中足球队。球员们同意在头盔上放置一系列传感器，让科学家们在比赛结束后能够看到球员们经历了多少次碰撞，以及碰撞的力度。在一场比赛中，圣泽维尔高中225磅的中卫伊莱贾·佩恩（Elijah Payne）打出了31支安打，其中一些安打是地心引力的20倍。
佩恩说，领子需要一些时间来适应，特别是在炎热的天气里进行激烈的练习。他能感觉到脖子上的压力。有一次，当他在进行短跑时，他差点把它脱掉。“如果我说这不难，那就是在撒谎，”他说。但是佩恩坚持了下来，随着时间的推移，他不再注意到衣领了。到本赛季末，它已成为足球装备中的又一件。
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在赛季前后，佩恩和他的同学们接受了一种叫做扩散张量成像的脑部扫描，这种扫描可以测量大脑损伤的变化。到赛季结束时，每个球员平均经历了约800次超过20g的头部撞击。当迈尔比较了戴项圈前后的扫描图时，他注意到没有戴项圈的孩子的大脑发生了变化——这是损伤的证据。另一方面，戴项圈的孩子变化明显更少。他们的大脑并没有遭受同样的痛苦。这一发现在曲棍球运动员身上也得到了证实。对啄木鸟有效的方法似乎对人类也有效。颅骨里多流点血就能保护大脑，减少损伤。
这些研究有一些弱点。迈尔说，在这类研究中，没有安慰剂组，也没有戴项圈的球员做不到很难做到的事情。而且没有人知道，如果通过弥散张量成像（diffusivetensorimaging）测量，戴项圈组的损伤减少，是否会转化为以后发生CTE的风险降低。到目前为止，CTE只能在死亡后诊断。
尽管如此，多年前一个人对啄木鸟的痴迷可能很快就会产生一种商业产品，通过轻轻挤压你的脖子来保护你的大脑。Q30 Innovations和另一家公司Performance Sports Group正试图获得FDA批准，将该项圈作为医疗器械销售。现年57岁的史密斯拥有一项项圈专利，他即将离开医学界，专注于一系列研究，这项研究始于对啄木鸟生理学的执着探索。“我真的很担心足球的未来，”他说。“事实上我再也不会了。我认为我们可以预防CTE。”
莫伊塞斯·韦拉斯克斯-马诺夫是一名记者，著有缺席的流行:理解过敏和自身免疫性疾病的新方法。
