◎北京科學中心
1978年的一天，加拿大女王大學實驗室的一組研究人員聚集在一個裝有跑步機的有機玻璃盒子周圍，他們在看一隻鴿子在上面行走。這個滑稽場景的背後是在試圖回答一個古老的問題：為什麼鴿子走路會點頭？
廣場上，我們經常會看到那些鴿子低著頭，在地上啄食麵包屑，似乎在隨著某種秘密的節拍而律動，它們到底在幹什麼？
鴿子走路，頭先出發？
早在將近一個世紀以前，美國心理學家奈特·鄧拉普和奧瓦爾·莫勒在《生物學》上發表的《鳥類的頭部運動和眼睛功能》一文中，就已經否定了是因為運動導致鳥的頭部擺動。
1978年，BarrieJFrost博士的實驗小組徹底解決了這場爭論，實驗採用了當時最先進的高速照相機，每秒可以拍攝64幀畫面，BarrieJFrost博士將鴿子的頭部、胸部和腳部三點作為觀察的錨點，足以準確記錄鴿子運動時點頭的動作。
照片拍出來以後，果然發現了鴿子的“搖擺”軌跡，可以很清楚地看出，鴿子走路時根本沒有點頭，而是不斷把頭往前一彈一彈地“推進”，行走時頭部幾乎保持在同一水平線上，上下起伏幅度非常小。
簡而言之，鴿子的頭部運動可以分為兩個階段：推進和保持。
當然，我們覺得鴿子走路的時候點頭，是因為在推進階段，鴿子頭部相對於身體向前推進大約5釐米，然後進入保持階段，頭部保持不動，身體繼續向前移動。鴿子每秒能完成數次頭部伸展運動，這一系列動作太快了，但是人眼對動作的感知有限，因此無法清楚地看到鴿子的推進和保持動作，我們所看到的就是鴿子彷彿在不斷地點頭，這實際上是我們的錯覺。
鴿子移動頭部的作用
我們一直在嘲笑鴿子古怪的步態，事實上，鴿子之所以有這種行為，完全取決於這些鳥看待世界的方式。
研究人員透過跑步機實驗發現，如果鴿子在跑步機上昂首闊步時，其周圍的視覺環境保持相對靜止，頭部就不會擺動。反推結論，頭部推進有助於鴿子穩定其對周圍移動世界的看法。
換句話說，靜止的頭部讓鴿子有時間在視覺上處理周圍的環境，同時等待其移動的身體趕上，這就像在動作上暫停了一小會兒。
雖然看起來古怪，但策略很有用。因為鴿子能夠看到潛在的食物，甚至可能是敵人。但如果鴿子的頭部與身體的移動速度相同，它們將很難在視網膜上保持世界的穩定影象，周圍的景象會在一片混亂中不斷晃動。
另外，還有一件趣事可以解釋這個結論：假如你抱著一隻鳥或者雞向前直走，它也會不斷“點頭”。只要世界對它來說是運動的，誰都無法阻止它“突突”的腦袋。
就在幾年前，有人根據鳥類這個身動頭不動的特性，製作了一臺“雞頭穩定器”，這樣即使是衝浪或者其他極限運動時，畫面也不會因為攝像師的抖動而出現搖晃。
鳥類與人類視野形成的機理對比
當然，這種視覺技巧不僅僅是鴿子生活中的一個怪癖。人類也會做類似的事情，只不過我們在空間移動時，不會移動頭部，而是使用眼球的快速、不穩定的運動來幫助固定我們的視力，稱之為“眼跳”。
我們的眼睛不會平穩、連續地移動，實際上會從一個地方跳到另一個地方，一旦眼睛到達眼跳的終點就會停留，雖然很短，但對視神經來說有足夠長的時間以穩定視網膜上的影象，以便大腦能夠處理。
但為什麼人類在頭部靜止不動時也能看清楚周圍的環境，而鳥類只有不斷移動頭部才能形成穩定的視野呢？
簡單來說，就是鳥的腦袋實在是太小了！
人類眼球壁的最外面有一層由膠原和彈力纖維構成的軟組織，叫做鞏膜，而在鳥類的眼球外部還有一層堅硬的骨質結構，叫做鞏膜環，也叫鞏膜骨。這個結構就像是眼睛的“鎧甲”，雖然能保護和支援眼球，但也導致了眼球轉動受限。
而且人類的雙眼之間存在一定的間距，這使得我們的雙眼在看物體時會有微妙的視覺差異，這種差異能被我們的大腦敏銳地捕捉到，從而形成立體的視覺效果。所以，我們透過轉動眼球就能清晰地感知到物體的立體形態和它們所處的位置。
我們可以親自做一個實驗：只閉上一隻眼睛，然後用手指去觸控一個物體。你會發現，當你以為手指快要碰到物體時，卻總是差那麼一點點。只有當你再往前伸出手時，才能真正觸碰到物體，這種感覺在你對某個物體不熟悉時尤其明顯。
這是因為單眼雖然能形成清晰的影象，但是無法產生視覺差異，導致我們的大腦無法準確判斷物體與我們的距離。
鳥類的雙眼由於受到鞏膜環的限制，它們的雙眼視野重合區域非常小，這使得它們的視覺更接近於單眼視覺，無法形成足夠的視覺差異。因此，它們無法準確感知物體與自己的距離。對於它們來說，移動頭部來改變視角是形成立體視覺並穩定視野的獨特方式。
並非所有在地面上行走的鳥類都會點頭
但是，並非所有在地面上行走的鳥類都會點頭。比如鴨子、鵝、天鵝、一些貓頭鷹和猛禽以及企鵝就不會點頭，而這些物種的腿往往都相當短且寬，它們在地面上行走時會搖搖晃晃或邁小步。根據研究鳥類生理學的萊因霍爾德·內克爾的說法，這可能也是為什麼有些鳥走路時會點頭而有些鳥則不會的原因之一。
當然，鳥類本質上是演化至今的恐龍，它們與已滅絕的恐龍表親有很多共同點。最近的發現表明，許多恐龍，甚至霸王龍，都有羽毛。所以，霸王龍在奔跑時，你能想象它一邊露出牙齒，一邊在瘋狂地“點頭”的樣子嗎？
（文章源自微信公眾號數字北京科學中心）
