研究揭象鼻「千根鬍鬚」竟是精密感測器 抓餅乾剝香蕉全靠它
編譯張渝萍／綜合報導
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大象的鼻子對大象來說非常重要，不但可與同伴互動、進食、玩耍、喝水，都得要依靠長長的鼻子；然而，最新研究發現，覆蓋在大象鼻子上的約1000根鬍鬚也不容小覷，是象鼻功能的核心，每一根鬍鬚都是觸覺感測器官，擴大牠們的觸覺範圍。
象鼻鬍鬚是象鼻靈敏的關鍵
路透報導指，由德國馬克斯普朗克智慧系統研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）生物力學博士後研究員、也是本周發表於《科學》（Science）期刊研究的第一作者舒爾茨（Andrew Schulz）的研究，完整揭開大象鬍鬚的作用，不但賦予大象敏銳觸覺，也彌補厚重皮膚與相對較差視力的不足。
研究顯示，大象鬍鬚在結構上有別於老鼠等其他哺乳動物，大象鬍鬚內部是中空腔室，沿著鬍鬚軸線也呈現不同程度的剛性。
舒爾茨說：「牠們不斷用象鼻在周遭環境中摸索，尋找食物並進行社交接觸，象鼻上的每一根鬍鬚都是一個觸覺感測器官，延伸了牠們的觸覺範圍。」
報導指，象鼻是延長的鼻子與上唇融合而成，內部密布觸覺神經。鼻子末端極為敏感，能感知、拾取並操控僅數毫米大小的物體，例如抓起一片玉米餅乾而不弄碎，或剝開香蕉。
而當鬍鬚接觸到物體，例如樹枝時，會產生彎曲與震動，這些震動會傳遞至鬍鬚基部的力學感受器（mechanoreceptors），也就是負責感知觸覺的細胞。
象鼻鬍鬚不會再生
若鬍鬚受損或脫落，大象的鬍鬚不會再生，因此鬍鬚必須足夠耐用，才能承受牠們每日為了覓食與進食高達約200公斤食物時所面臨的物理衝擊。
研究人員利用掃描技術，分析亞洲象鬍鬚的外部形狀與內部結構，結果發現，大象鬍鬚的橫截面呈橢圓形，類似草葉；在基部內部含有稱為小管（tubules）的中空腔室，類似大角羊角內部的結構。
先前研究指出，老鼠與鼠類的鬍鬚橫截面為圓形，幾乎完全實心，且沿整根鬍鬚的剛性大致相同。
研究資深作者、同屬馬克斯普朗克智慧系統研究所的機器人學研究員庫肯貝克（Katherine Kuchenbecker）表示：「相比之下，大象象鼻鬍鬚的橫截面是扁平的，因此在象鼻伸展方向上更容易彎曲。鬍鬚的耐久性十分重要，因為牠們不會再生。內部中空小管結構有助於吸收衝擊，類似動物的角與蹄，同時也讓鬍鬚保持輕量。」
鬍鬚基部到尖端硬度不同
研究人員使用一種稱為「奈米壓痕」（nanoindentation）的技術，在鬍鬚基部與尖端的外壁以極小的鑽石尖端施壓，以測量剛性。結果顯示，基部的硬度接近硬質塑膠，而尖端則柔軟約40倍，類似軟橡膠。
庫肯貝克表示：「由於鬍鬚在不同位置的材料性質不同，接觸時的觸感也會隨著接觸點改變。我們認為這種材料剛性的功能梯度，提升了大象辨識接觸發生位置的能力，使牠們能更靈巧地運用象鼻。」
她舉例說：「如果大象在象鼻左側末端的鬍鬚尖端感覺到接觸，牠就能有效率地移動去撿起那顆花生。同樣地，如果在穿過樹幹孔洞時，鬍鬚中段感覺到碰撞，牠也能迅速調整動作，避開障礙物，深入食物可能藏匿之處。」
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