爆头的科学 — 使用高速抛射物来摧毁目标的神经中枢系统

 Daniel M Gilsson  4  8647

 

第一章  中枢神经系统的简介和枪弹导致的脑损伤机理

 

在我们开始讨论如何选择射击的部位之前,应该会有很多人说,“这种话题有什么好争论的,看具体情况来决定就好了”,这往往就是他们对这个话题的答案。现在还有很多被称之为“人道”或者“道德”的射杀方式。一些观点称,对中枢神经系统直接射击,是一种最人道的结束某个生命的方式,但是有的人却对此持反对的态度。在这篇文章中,我并不是想要去动摇你们心中的观点,而是想让大家看到其中的科学性,并辅以大量的资料来展示爆头的科学。关于何种才是“人道”的杀生方式的争论,并不是这篇文章的重点。这个争论的产生只取决于你自己,我作为一名研究者和这篇文章的作者,旁人的观点对于我来说并不重要。这篇文章的主题,是为了分析发射高速抛射物的武器,究竟是如何创伤生物的中枢神经以及杀伤的原理,我这里所指的生物,并不局限于那些常见的狩猎对象,而是指拥有中枢神经系统的所有生物种类。

在我们讨论如何获得破坏某个生物的中枢神经系统的最佳机会之前,我们最好花点时间来了解中枢神经系统是什么玩意,这样更便于我们去把握更好的机会,以达到破坏它的终极目的。

 

第一节   中枢神经系统的结构

先让我们来了解中枢神经系统(CNS)到底是什么玩意,以及它的各个组成结构。首先,我们来看BBB(Blood Brain Barrier)血脑屏障。脑脊膜,是一层包裹在大脑及脊髓外的膜状结构,这层膜给予了它们相对稳定与舒适的内环境。我们也可以这样认为,这层膜就相当于我们神经系统的“皮肤”。在脑脊膜包裹着的中枢神经系统里,还存在着被我们称为脑脊液(CSF)的液体,脑脊液可以让中枢神经系统保持在一个健康稳定的环境中,避免受到血液等外来物质的影响。值得我们注意的是,中枢神经系统所处的这个微环境中,如果被血液污染了,中枢神经系统就会因此而受到损伤。由于血脑屏障的存在,它犹如一个具有选择性的过滤膜,可以隔绝有害的物质进入中枢神经系统,而且它也是大脑内,众多毛细血管网的组成部分之一,关于脑组织内部的血管网我们会在后面讲到。

在我看来,我希望大家可以把大脑比作是一台电脑:它的各种功能区域,依靠各种电子或化学的连接方式所连接起来,而且每个区域都有其特定的功能。而大脑则是由神经细胞所组成,各个区域间的链接与传递依靠的是神经元,而不是依赖电线与电路板,神经元遍布大脑各功能区域,并担当连接与传递信号的作用。但实际上,大脑的结构要比电脑的电路复杂得多。

在人类的大脑之中,大约有将近1000亿个神经元细胞,而每个神经元细胞又与1000个其他的神经元细胞相互连接。接下来,我们就来了解一下神经元细胞的构成还有它是如何工作的。在了解了关于它的一些基本知识后,我们才可以找到破坏它的最佳方法。在此,我们只需要知道神经元细胞是由三个主要部分构成就已经足够,不用再进一步深入了解。细胞主体,是神经元细胞最大的一个组成结构,它赖以生存的关键要素都在这里。假如神经元细胞的主体被破坏,神经元细胞也会因此死亡,分解的同时也会向外界释放出细胞体内部的化学物质,这些化学物质会对其他的神经元细胞产生毒性。树突,是神经元细胞的接收器,一端系于细胞的主体,一端则像触手一般突出于主体。如果树突被破坏,神经元细胞就无法接收神经脉冲。轴突与轴索是转换器,神经元细胞发出的信号就由它们来传递给其他的神经元细胞。假如它们被破坏了,一来神经元细胞就无法向外传递信息,二来神经元细胞也会因此死亡,轴突与轴索被破坏后,同样会产生有毒的化学物质。所以,轴突与轴索就是我们大脑这台生物电脑的“电缆”,如果大脑的“电缆”被扯断了,那么大脑也就面临着“停机”的威胁。

大脑的内部有着众多的结构和功能区域,在这篇文章里,我们会着重于讲述大脑中的脑干部分。假如脑干遭到破坏,那会给整个中枢神经系统带来灾难性的后果。当然,我们不能这样认为,除了脑干之外,其他区域遭到损伤或者破坏就不会引起严重的后果,脑干之所以成为关键点,是因为它在中枢神经系统中发挥着不可替代的作用。脑干中的延髓,是人体的呼吸、心跳等重要功能的调节、控制中心。对于人的大脑来说,延髓正好处于小脑的下方位置,如果它被高速的抛射物(枪弹)破坏的话,可以确保人体的所有肢体活动能够在瞬间停止。

实际上我们不会花太多篇幅去做一些关于中枢神经系统的全部结构与特性的介绍,我们只会去针对大脑中的一些特定区域来展开,甚至是关于脊髓的内容,我们也就是一笔带过。基于我们这篇文章的目的—破坏中枢神经系统,所以,脑干的相关内容,才是我们的着眼点。同时,对于颅内的血管系统也要考虑到,我将会在第四节做相应的介绍。

 

第二节  内稳态

大脑作为生物的最重要的器官,它需要特定的环境才能正常稳定地工作,它所在的小环境要具备各种条件因素:PH值、化学物质水平、压力水平、温度等等。这些所有的条件因素组合在一起,并形成了一个相对稳定的小环境,这种状态就称之为内稳态。在《大英百科全书(2015年版)》里面,对于内稳态是这样的一个定义:它是某个独立的生物系统为了保持肌体内部相对稳定的环境,而自发产生的调适过程,目的是调节自身的微环境,使之达到一个适宜自身生存的最优条件,同时提升自身对外界环境的耐受性。

正如我们在文中提到的,中枢神经系统需要内稳态的存在,才能发挥正常的功能,而中枢神经系统就是我们需要摧毁的目标。因此,如果对一个生物体的内稳态平衡实施了破坏性的扰乱,即便是生物体自身能够调适自身的内稳态机能,但已经远远超出了自身可调适范围,一样会导致该生物的大脑丧失失功能。假如在极短的时间内引起内稳态发生变化,相关指标大大超出正常的水平,那就可以导致大脑的机能丧失。但在一般的情况下,人体会供给内稳态所需的营养,因此其机能丧失过程往往会很缓慢。

诸如枪械等可以发射高速抛射物的武器,无论如何,都会对内稳态造成严重的破坏。即便枪弹仅仅是击中了脑脊膜,但是也会破坏血脑屏障,而且可能会引起内稳态异于正常水平的巨大波动。即便血脑屏障遭到了相当严重的创伤性伤害,甚至是多次创伤,也不一定能完全地破坏大脑的功能。除非神经系统遭到了十分严重的创伤,才有可能破坏它的所有机能;但也有例外,人类的大脑也可以在遭到不可置信的破坏以后,依旧能存活下来,如果那个人是足够健康的话,大脑还是可以恢复到一定的状态,依旧拥有那些较高等级的功能。所以,基于上述的原因,扰乱内稳态或者破坏血脑屏障,并不能达到我们想要完全摧毁神经系统的目的,我们需要找到更可靠的方法。

 

第三节  弥漫性轴索损伤

在大脑遇到强烈的震动,例如遭遇车祸或者强力的撞击,会导致脑部的各层组织、结构发生位移。最常见的后果就是,脑灰质与白质之间因为密度的差异,而发生分离。这分离开来的两个部分,原来是相互连接的。当分离发生之后,神经细胞传导束断裂-轴突断裂。这就好比两个位于电脑主板上的控制芯片,它们之间是由数百条电路连接起来,相互传递数据,如果我们在使用暴力地方式去破坏它们之间的电路,那么这些电路就会出现离断的状况。

我们称这种损伤为弥漫性轴索损伤(DAI),这种神经系统的损伤程度有轻有重。在大多数的案例中,弥漫性轴索损伤的通常表现为失去意识,而内在的神经细胞轴索损伤,会导致细胞的肿胀及死亡。这种损伤可以通过MRI(核磁共振成像)探查出来,在大脑中会呈现病灶式的损伤区域。“当脑部组织之间发生位移,剪切式的断离损伤就会随之发生…弥漫性轴索损伤同样会导致脑细胞的死亡,进而引起脑部水肿的症状。脑部肿胀会引起颅内压力升高,使得脑部的血液循环遭到阻断,这会对脑组织形成更大的伤害…”(摘自2016年,BrainAndSpinalCord.org网站上刊登的内容)

我们在上文曾经提到过,当轴索分解的时候,会产生毒性物质,在弥漫性轴索损伤发生的时候,这种毒性物质也会随之产生,对脑组织产生持续性的破坏。这就意味着,某个人的脑部受到了损伤,如果置之不理,他很有可能就因此死去。这就是我们在一些严重的车祸案例当中看到的,伤者的脑部受到了严重的震荡,在不久后就死亡了的原因。即便是伤者脱离了危险而存活下来,脑部的功能会因为创伤性脑损伤(TBI)而丧失,不再像健康的时候那样地功能正常。

由于枪弹等高速抛射物击中人体后发生的震荡波,同样也会引起DAI的产生。即使枪弹仅仅是擦着颅骨而过或者只是击中颅骨并无穿透,由此产生的震荡波同样会通过组织传导到颅内的大脑,引起脑损伤。如果大脑因外源性的震荡波而造成一定程度的DAI,我们同样会失去意识陷入昏迷,甚至即刻死亡。但是在多数的案例当中,DAI并不会导致伤者瞬间死亡,但是某个人的大脑遭受到的DAI程度很高,脑部的损伤会进一步恶化,并威胁到心跳的控制功能,最后心跳停止,导致其死亡。这就提醒了我们,如果我们的某个目标因颅部遭到重击而昏迷,为了确保其不再醒来,我们就有必要对其头部补上一枪,或者采取其他方式去破坏其脑组织。但也要注意,在很多情况下,我们仅希望让目标遭受严重的伤害,而不至于让其死亡,那对其实施恰当的DAI,或许是比较可取的方法。因为让其受伤,会给其同伴造成更大的麻烦,比直接杀死目标更为有效。依据上述所提到的因素,DAI是可以接受的一种破坏神经系统的方式,但并不是首选,因为我们的目的是让目标的中枢神经系统瞬间失去作用。

 

第四节  脑部血管系统

在大脑组织的内部,有很多区域已经是高度血管化,密布着众多的血管网络。虽说中枢神经系统(CNS)的内部,在正常的情况下是不会有血液存在的,但是存在于血脑屏障中的动脉网,则是广泛地分布在大脑的各个角落,为大脑提供氧气与营养。因此,脑部遭到重击或者动脉瘤的破裂,中枢神经系统都会受到损伤,甚至失能。

如果我们发射的枪弹击中了那些存在于大脑中的动脉管网,几乎可以达到我们要整个神经系统瞬间停止运行的效果。因为血液对于脑脊液来说,完全就是一剂毒药。对于人类来说,大脑是人体中最为耗费氧份的器官,它依靠2根粗大的动脉来供给富含氧份的血液,如果大脑要正常地发挥其功能,就必须要有足够的氧份来供给其运转。既然大脑对于氧份的需求是如此之高,我们或许可以用枪弹来切断其血液的输送线路,来实现我们的目的。当脑组织内的动脉因被枪弹击中而破裂,就会引起内部出血,这种出血会导致颅内压力升高,进而引发更为严重的后果。下图所示,枪弹并未击中任何“重要的脑部结构”,但是被枪弹破坏的动脉,导致出现蛛网膜下出血的症状,进而引发颅内压升高和脑组织缺氧的问题,最后造成了脑死亡这种不可挽回的后果。

因为大脑对于氧份存在着高度的依赖,只要我们切断其赖以生存的动脉血管,在很短的时间内就可以造成脑组织的损伤和功能异常。血管因枪弹而引起破裂,出血会导致颅内压力攀升与缺氧。而目标被枪弹击中头部以后,如果大脑功能在第一时间没有被破坏的情况下,目标首先会在顷刻间失去意识,陷入昏迷,接着各个重要的系统功能也会在很短的时间内失去作用,紧接着就是整个脑组织功能的丧失,死亡。因此,我们在使用枪弹来摧毁生物的中枢神经系统时,破坏脑组织内部的血液循环网路是我们的首要目标。

 

—————接下来的内容有可能会引起部分读者不适,请留意—————————-

第五节    超压现象

生物的头部被某种物体近距离击穿或者头部被高速可碎裂的抛射物击中时就有可能引发大范围的超压现象。超压现象是由于大型的永久性伤道(空腔)所引起。当生物的头部被枪弹击中,单个或两个眼球同时明显地突出于眼眶,这就是超压现象的最明显特征,下图中的鹿就出现了超压的症状。

正如你所看到的图片那样,这头鹿的眼球因为超压的缘故,明显地突出于面部,头部的皮肤也与颅骨剥离开来,枪弹的出口处形成了巨大的伤口,鹿头的外观也变得惨不忍睹。超压现象对于生物来说,无论如何都是致命一击。生物的颅骨就好像一个密实的罐头,成为了枪弹杀伤效果的放大器,在枪弹击中头部的时候,颅腔内的压力瞬间暴涨。

击中这头鹿的枪弹为.243win的规格,弹头重量为95格令,Nosler牌BT型,初速约3250(+-25fps)fps,换算成公制就是约990m/s的初速,射击距离是125码(114米)。虽然弹头并没有击中“脑部的关键区域”,但是弹头击中鹿头后引发的颅内超压,导致了脑组织完全被破坏,所以是否击中“脑部的关键区域”,对于我们要实现的终极目标已经不再重要了。

 

当颅内超压现象发生,为什么会导致生物的眼球暴突呢?眼球与大脑两者是以视觉神经作为连接,传导视觉信号,视觉神经被枪弹击中,或者承受的外部压力过大,使得视觉神经所承受的负荷已经大大超过它的张力,那就只能断裂了。除此之外,颅内的压力只要足够高,眼球也会被这些过大的压力挤出颅骨之外。虽说眼球与颅骨之间还有部分肌肉相连,即便这些肌肉没有被扯断,眼球同样也会因为颅内压力过大而暴突,呈现出典型的颅内超压症状。附图中的鹿,右眼暴突,枪弹的入射口在头部左侧,实际上这也提醒了我们,左右眼球的视觉神经,两者是相互交叉分别与右脑、左脑相连。

说了那么多,那超压会带来什么杀伤效果呢?答案很简单,脑组织会被完全地破坏、碎裂。在接下来的第二章中,我们会详细地讲述关于颅内压力的知识,如果颅内压力超过了一定范围,中枢神经系统就会在瞬间土崩瓦解。从压力的计算方程和PSI(磅每平方英寸)压力衡量单位就可以看出,受压的面积越小,表面承受的压力就越大。因此,拥有相对较小的脑组织与颅骨的物种,对于超压的承受能力就越低,超压效果越明显;脑组织与颅骨相对较大的物种,对于超压的承受能力就更高。人类拥有相当大的颅骨与脑组织,虽说我们人类“并不需要”用到脑部的大多数区域。即便是这样,我却从来没有听说过有人可以被那些可以在极近距离内,轰爆小动物头部的枪弹击中后,还能存活下来的案例。在某些情况下,颅骨虽小,被枪弹击中后产生的压力却大得惊人,此时保护脑组织的颅骨,整体结构被完全破坏,四处飞溅,就好像图中的那头鹿一样。这种颅骨飞迸的情况,多见于年纪较小或者较大的生物,或者是那些颅骨因其他原因本身存在错位或者薄弱点,这些样本的颅骨受到枪击之后,就容易因为压力陡增而出现爆裂的现象。

我们必须记住一个关键点,为了达到超压的效果,必须要保证枪弹击中并穿过生物的颅腔,让枪弹可以在其内释放出能量。在一些新闻报道中,曾经出现过有人用12号口径的霰弹枪对准自己的头,开枪自杀,但是最后还是活了下来的案例。这是为什么呢?因为弹丸没有穿透他的颅骨,虽说DAI已经发生了,脸部也被枪弹打烂,但是他的颅骨保护了他的中枢神经系统和大脑,抵御了大部分的外界压力。还有一个案例就是有人被施以极近距离的射击,.44 mag口径的弹头擦颅骨飞过,在其面部留下一条呈现直线的伤道,因为弹头初速较低、弹头没有击穿颅骨,失去了在颅腔内膨胀变形的机会,超压现象并没有发生,因此这个人也幸存了下来。所以,引发超压效应的最佳途径,就是让弹头完全贯穿颅骨,并完美地在蛛网膜下穿脑而过,引发致命的超压现象。

但是,我们不能保证所有击中头部并穿透颅骨的情况,都能引发超压效应,假如你的目标是正好处于枪弹的最大侵彻效果距离(RMP)上的话,弹头有可能只会想一个剃刀一样,迅速地贯穿目标,而不会在目标体内呈现强烈的失稳翻滚和破裂变形。当弹头只是迅速贯穿头颅,而不是翻滚变形,那么它传递给目标的能量仅仅是很小的一部分。

这头鹿是被300 Win Magnum口径步枪弹药击中,配用的弹头重190格令,直径为.30英寸(7.62mm),Nosler牌CC型,枪口初速3000FPS(913m/s)。从图中我们可以看到,并没有明显的超压现象的特征出现,但这并不意味着超压现象没有发生,它只是强度比较低而已。图中的鹿头,下颌已经完全不见了,这既是得益于这头鹿被击中前的那一霎那,它的头稍微向上抬了一点,而且弹头是从下颌下方进入,穿入轨迹是斜向下方,而不是直直穿过。虽然这头鹿的下巴被打掉,它的眼睛依旧待在原位。这是因为这头鹿被击中的距离大约是在235码,在这个距离上,弹头的飞行速度略微低于它的最佳杀伤效力所要求的速度,假如恰好是以最佳的速度击中目标,它会立刻翻滚变形,释放能量。而不会像现在这样,只是贯穿鹿头,造成头骨撕裂,最后穿脑干而出,留下一个并不是很大的伤口。所以,弹头简单地贯穿而出,并没有击中或者切断视神经,也没有引发高强的超压现象,因此鹿的眼球就没有被过高的压力给挤出眼眶,系留眼球的肌肉也没有撕裂。

超压现象也可以因瞬时伤道的产生而引起。超压现象对于中枢神经系统来说,是绝对的致命一击。当目标的颅骨被击穿,颅内压力因破裂的弹头而急剧上升,中枢神经系统在瞬间就会停止工作。基于上述的考量,让超压现象发生在目标身上,如果条件允许,这就是我们最主要的一个摧毁中枢神经系统的方法。

 

第六节  永久伤道

这个枪械伤的致伤机理对于我们来说,会更加直观。这是用来描述一个高速抛射物与目标相遇后,目标内部的组织被抛射物撕裂、剥离的物理现象。虽然其中并没有高深的科学原理,但我们仍可以去详细研究,如何保证这个现象发生在目标身上的方法。它的出现也会伴随着超压现象的产生,并且影响到超压现象的强弱。

其实这个原理十分浅显易懂,当某个生物的组织被大量地剥离之后,那这个组织就失去了作用,生物也因此丧失了这个组织所带来的功能。图中的鹿头被枪弹击中后,大量的组织被剥离、撕裂、飞散不见。而超压现象的其中一个特征,或者表现形式,就是给目标造成大量的组织破坏,撕裂与剥离。这即便是对此一窍不通的人,也能够很好地理解这个原理。造成组织剥离、飞散和引发超压现象的必要条件都是一样的:被容易变形、破裂的高速抛射物击中。

图中的土狼并没有被击中头部,但是也清楚地显示了枪弹造成的伤道。一些人认为永久伤道是在枪弹完全贯穿目标后才形成的,而且并没有造成组织的飞散和剥离,那目标的组织又去哪儿了?

我自己在寻找资料的时候,发现了一个关于永久伤道的定义,我个人十分推崇。“永久伤道是子弹从目标一侧进入,从另一侧飞出时,形成的一个实实在在的洞,而瞬时伤道是因为永久伤道出现时引发的震荡波所形成”(Dr.Leonardo Noto,2013)其实你多看几个关于永久伤道的不同定义,实际上你会发现,它们的定义都是和上述的内容大同小异,始终还是会回到这个终极的定义上来。

上图被击中的土狼,显示了土狼在100码处,被7mm STW弹头击中的效果,易变形碎裂的弹头结构,在弹头的出口处造成了相当大的伤道。

当所有的最优杀伤效果条件都能够达到的时候,枪弹击中后给目标造成的伤害可以说是相当惊人,类似野猪或者土狼那种有着较长嘴巴的猎物,被枪弹击中头部后,上颚很有可能会被打断,碎裂,吊在一旁,就如图中显示的那种效果一样。

(待续。。。。)

译者注:这算是一本简明手册,因此本人将开启连载模式,分期将该文译出,与大家分享爆头的科学。文中一些专有名词或者术语,受限于本人水平,会有一定笔误,希望大家理解并予以指正。

 

 

 

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  1. 琴心思无涯 2018-7-13 21:53 #1

    ( ˘•ω•˘ )看饿了怎么办

  2. Lost City 2018-11-25 23:22 #2

    你这是论文吗?感觉对于小白来说有点难以理解

  3. 江昆之 2018-11-26 01:02 #3

    简直是太专业!

  4. Leehungchen 2018-11-26 08:26 #4

    确实是这样