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脑洞丨人在被爆头的一瞬间是什么感觉?

子弹的杀伤力不只在于穿透,而在于空腔效应。

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关注_8.gif人在被爆头的一瞬间是什么感觉?答案可能比你想的要简单:几乎什么都感觉不到。为什么会这样?今天,我们从创伤弹道学和神经科学的角度,聊聊这一瞬间到底发生了什么。


文末有「划重点」总结👇


人在被爆头的一瞬间是什么感觉?

答主丨叶一瓦(4363 人赞同)

冷兵器和枪弹两者对头部的损伤机理是不一致的。

刀具等锐器(即冷兵器)的致伤机理主要是侵彻作用(即直接损伤作用),其损伤性远小于子弹。

子弹杀伤力的真正体现,则是子弹对重要器官造成的空腔效应。

一、子弹的致伤机理

子弹的致伤效果是侵彻作用与空腔效应的有机结合。

上世纪 40 年代初,现代创伤弹道学开始出现,它专门研究枪弹等投射物在人体内的致伤效应和作用规律。目前大量的实验证明,子弹对人体的致伤机理有:

1、侵彻作用:

即直接损伤作用,是投射物穿过组织时造成的组织断离、撕裂,伴随撕裂和挤压,致伤机理与冷兵器相同。子弹的穿透力愈强,侵彻作用越大。如果弹头最终穿过人体飞出,即造成贯通伤道;如果弹头留在体内,即形成盲管伤道。

除非击中重要的器官或大血管,否则单纯的侵彻作用带来的致伤效果并不明显。当然对于头骨这种坚硬组织,侵彻作用是有可能造成其碎裂的。对于低速(速度不超过 340 m/s)、钝头、大口径和全被甲弹头而言,造成侵彻杀伤的可能性更大。而在高速子弹对组织的损伤作用中,撕裂效应居于次要地位。

2、空腔效应:

作为弹道创伤中破坏力最强的一种致伤作用,它是由弹头高速穿过人体组织时的压力波而产生的,相对侵彻作用,它造成的伤害要严重得多。可分为永久空腔效应和瞬时空腔效应。能够造成该效应的枪弹,必须具备一定的速度和动能,而且通常高速步枪弹的空腔效应要明显高于低速手枪弹。

A、瞬时空腔效应。

人体密度远高于空气,子弹在身体内高速运动时会挤压组织和器官,形成压力波,使初始伤道急剧扩张,形成瞬时空腔。当瞬时空腔强度达到一定程度,空腔内压力的迅速变化使伤道周围的组织、器官在极短的时间内受到压迫和牵拉,发生广泛的撕裂和挫伤。

这种力量如同用手挤压弹簧后来回反弹一样,促使空腔剧烈反复收缩膨胀,严重损伤肌肉、血管和神经,还可折断未直接命中的骨骼,使中弹者迅速丧失作战能力乃至死亡。子弹速度越快,空腔效应越明显,空腔直径最高可达弹径的 30 倍以上。

B、永久空腔效应。

当持续时间只有 1 到数毫秒的压力波消失后,受到严重损伤的瞬时空腔再也不能恢复到初始伤道的状态。依靠撞击摧毁掉的人体组织,最后会形成大小介于两者之间的通道,这便是永久空腔。永久空腔效应是子弹杀伤人体最重要的方式。

美国 5.56 毫米 M193 弹的典型伤道剖面图

美国 5.56 毫米 M193 弹的典型伤道剖面图。图中各部分为:A. 瞬时空腔;B. 永久空腔;C. 肌肉损伤处;D. 残留在空腔内的弹头残片。

弹道明胶空腔测试图一
弹道明胶空腔测试图二

两张图记录的空腔都是用明胶来测试的。明胶并不能完美模拟人体,但仍然可以看出,枪弹初速越高,其空腔效应越大,侵彻作用却相对越小。

二、子弹爆头

20 世纪 60 年代后,随着军用步枪小口径化的进程,以加大空腔效应的方案开始得到重视,主要表现为在弹头构造上做文章,采用空尖或钢/铅复合结构,同时提高其初速和动能。

因为前端开空腔的设计是为了让弹头质心偏后,导致弹头射入人体后立刻重心偏移、迅速产生翻滚效应。同时速度更高、重量更轻的尖弹头更容易发生失稳,而且仅靠失稳就能造成足够的永久空腔来毁伤人体。

它使弹头击中人体后失稳和侧向搅动,产生出口远大于入口的喇叭形枪伤。相较于软组织,压力波更容易对颅脑、内脏等黏稠组织造成广泛损伤,甚至出现血肉横飞的「爆头」现象。由于其造成的瞬时空腔很大,形成的负压还会把外界杂物吸入伤道而造成感染。

说完弹头的构造,我们来说说人的头部结构。

大脑周围有 8 块颅骨用于保证脑部的安全。子弹擦过发梢、突破头皮、皮下组织和帽状腱膜后,就接触到了由钙、磷、硅、胶原组成的颅骨。

头部结构示意图

头部结构示意图

高速的子弹瞬间就能将脑壳的命中点击成碎片。此外,离枪越近,从弹头上脱落的碎片就会在主创道周围造成许多更小的永久空腔。弹头的主要部分接下来就会一路撕扯组织,造成可怕的伤口,同时其动能向周围组织传递越多,造成周围细胞被毁,伤口损坏得越严重,受到的伤害就越大。

当子弹穿透大脑后,大脑就会留下一条空腔,充当内部缓冲垫的结缔组织和纤维膜被撕裂,脑脊髓液直接随着由子弹造成的空腔流出。同时剧烈运动会导致脑压增高,使得大半个脑子都喷出来。

当然,那么大的瞬时空腔不是一定会产生的。大型的瞬时空腔一般发生在弹头失稳的情况下。军用的全金属被甲尖头弹在进入人体组织后,需要继续前进一段距离才会开始失稳;如果在弹头失稳前就穿透人体,那么就不会造成大型瞬时空腔。

射出口示意图

如果弹头在瞬时空腔收缩前就飞出人体,产生的射出口是星状撕裂伤。虽然看上去很大,但是伤口较浅,也容易止血。

三、爆头时的体验

如果你突然被爆头,你真的可以说是——连怎么死的都不知道。

原因主要有两个:

首先,大脑处理信息的速度实在是太~慢~了~;

人脑没有痛觉感受器,人在脑部手术或者头部受到撞击时产生的痛觉,是因为碰到了硬脑膜和肌肉,当然这一切的前提是大脑功能完好。事实上,就算是在大脑完好的情况下,人体的自主运动系统对外界刺激的反应,还是比意识知觉的反应要快。

神经生物学家大卫·伊格曼(David Eagleman)说,电信号在大脑皮层灰质中的传播速度大概是 1 m/s,与电传导的速度相比,这个速度简直「慢到爆」。

如果把电传导的速度比作朱迪的语速,那么电信号的传导速度就是树~懒~的~语~速~

换句话说,就是「其实我们一直是活在过去的。」

如果一个人遭遇到撞击,他需要经过 150—500 毫秒(ms)才会觉察到撞击物对皮肤的撞击。

以初速 943 m/s 的 M193 弹为例,单纯考虑子弹的侵彻作用,假设子弹发出后由于各种原因几乎没有损耗,到接触人体的那一刻速度仍认为 943 m/s,则在 150 ms 后,当设想中仍能正常工作的大脑感知到子弹撞击产生的疼痛时,子弹也已经完全穿透大脑并持续飞行一段距离。由于子弹的飞行速度比组织撕裂的速度要快,因此当子弹触碰到结缔组织时,它会连拉带扯地将结缔组织拉伸一段距离直至断裂。

更别提由此而形成的空腔效应,在那一瞬间对大脑造成的如同搅拌豆腐脑一般的巨大破坏力。

其次,遭受剧烈创伤以后,认知功能的完整性非常成问题,而认知功能受损会导致意识体验丧失。

脑由三个部分组成:大脑(cerebrum)、小脑(cerebellum)和脑干(brain stem)。

粗略来讲,大脑主要负责语言、认知、情感等高级功能,小脑负责运动与感觉、认知功能的协调,脑干则控制着至关重要的呼吸、心跳等活动。

大脑、小脑和脑干示意图

大脑、小脑和脑干示意图

如果产生知觉的脑区受到了严重损伤,那所有的意识活动就会戛然而止。

这些重要的脑区包括:

负责注意力和记忆的额叶皮层、

负责意识和警觉的丘脑、

负责知觉和理解力的颞回,

以及负责记忆和空间意识的海马体。

大脑重要脑区示意图

大脑重要脑区示意图

当子弹穿过你的前额叶皮层时,你的注意力、思考的能力以及处理信息的能力会消失。

当子弹穿过你的丘脑时,你的意识将消失。

当子弹穿过你的颞回时,你的感知觉也不复存在。

当子弹穿过你的海马体时,你这一生中的所有记忆便被销毁了。

当子弹从你的大脑里射出时,你的大脑里面会形成一条空腔。

当然这只是暂时的,四溢的鲜血和碎肉很快就会重新填补进去。

「有越多的脑区受到伤害,伤者的意识也就越模糊。」

意识是一种非常脆弱的东西。如果把意识比作正常使用的手机 App,那么当头部受到猛烈撞击时,就像猛地将手机摔在地上一样,「关机、重启」。

再进一步,当头部遭受大规模的损伤时,就如同拿铁锤连续敲击手机,碎片会在机体内外四处撞击,这通常会造成致命的后果而无法感知,「game over」。

除了因为射击导致血肉模糊和烧焦,使得死状看上去惨不忍睹外,这种算是比较痛快的了,因为几乎是子弹射入的一瞬间,大脑就停止运作了。

四、爆头幸存者

说到爆头,确实有记录表明,有些人头部中枪后依旧幸存下来。在爆头后能幸存的案例中,绝大多数是因为子弹并没有穿过伤者的大脑中线,几乎没有子弹穿过大脑中线而生还的。

如果能在头部中枪后仍然存活下来,必须同时满足几个条件:

1、子弹必须相对较小,使得永久空腔的直径不至于过大。

2、子弹的速度过于小,使得瞬时空腔无法形成,仅以侵彻作用对头部造成损害。但这时子弹往往因速度过小而无法穿透大脑,滞留在伤者头部,造成盲管伤道。

3、子弹速度足够大,使得子弹在造成瞬时空洞之前就已经穿透了头部,从而没有造成大脑太大的器质性损害,造成贯通伤道。

4、中弹角度碰了巧,子弹能够快速进入颅骨并从中穿出,而不会对脑部造成太多伤害。

事实上,1/3 头部带有枪伤的患者能够幸存下来,尽管他们中有 50% 的人活不过 30 天。而那些真正活下来的人,一般都会面临严重的认知功能损伤。

比如美国亚利桑那州的前国会女议员加布里埃尔·吉佛兹(Gabrielle Giffords),子弹从她的颅骨后方进入脑部,贯穿大脑左半球后从前面穿出来。由于受影响的脑区包括语言中枢和其他不会危及生命的功能区,手术时医生并不需要切除很多坏死的脑组织。他们也成功地减轻了脑水肿,同时不需要处理任何危险的感染。


补充一下争议点:

关于「长期记忆在大脑皮层,短时记忆在海马体」的说法,理论上是对的,理论上是对的,多次重复表强调。

只是目前对于大脑皮层的理论,比海马体理论的验证性实验要少很多。主流观点认为,海马体能将几个月内的短期记忆转存到大脑皮层形成长期记忆,但具体如何运作还不完全清楚(哈佛大学曾经有过叙述性记忆的研究)。

同时,由于无论长期记忆还是短期记忆都存在着定时删除,所以当海马体遭到损坏时,是存在丧失全部记忆的可能性的。有人做过实验,切除海马体后有部分人出现部分记忆或永久记忆的消失。

1957 年,神经心理学中一个叫 H.M. 的病者的报告,就是由于癫痫切除了颞叶皮层下一部分的边缘系统组织(包括两侧的海马区),从而失去形成新的陈述性长时记忆的能力。


「划重点」:
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1. 子弹的致伤机理包括侵彻作用和空腔效应,后者破坏力更强。

2. 人被爆头时几乎感觉不到痛苦:神经信号传导速度远慢于子弹飞行速度,且负责意识、感知、记忆的脑区一旦受损,意识体验会瞬间终止。

3. 爆头幸存者确实存在,但条件极其苛刻,且多数幸存者会面临严重的认知功能损伤。


📢 你看完这篇,对「爆头瞬间」的认知有什么变化?是觉得远比想象中简单,还是对大脑的脆弱有了更深的感受?评论区聊聊。


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题图来源:AI 生成

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