Nauka i zabawa: dlaczego dzięcioł nigdy nie cierpi na ból głowy?

Dzięcioł zielony (Picus viridis) uderza dziobem w drzewo ponad 12 000 razy dziennie, aby się żywić albo komunikować, a jednak – nie potrzebuje aspiryny, żeby uwolnić się od bólu głowy. Jak to się dzieje, że te niewielkie ptaszki mogą wytrzymać tyle powtarzających się wstrząsów? I co możemy zrobić, żeby zyskać taką samą "supermoc"? Aby rozwiązać ten problem, trzeba przede wszystkim sprawdzić, czy odpowiedź nie leży tuż przed naszym nosem.

Kontekst: dzięcioł zielony nigdy nie cierpi z powodu urazu głowy

Puszka czaszki ma za zadanie chronienie mózgu przed wstrząsami z zewnątrz, a więc musi być solidna. Jednakże, urazy czaszki są częste. Są one pierwszą przyczyną śmiertelności pośród młodych dorosłych (wypadek samochodowy, upadek na głowę w trakcie aktywności sportowych).

Często wiążą się z nimi ciężkie konsekwencje neurolgiczne, a więc nie wolno ich lekceważyć.

Co zrobić, żeby nie dochodziło do urazów czaszki?

Dzięcioł zielony uderza swoją głową z prędkością 25km/h w kilku błyskawicznych seriach (10 – 20) oddzielonych od siebie 50 ms przerwy. W momencie uderzenia w drzewo, czaszka ptaka wytrzymuje wyhamowanie 1 000 G. A jednak, jego mózg ma się całkiem dobrze.

Wiele zespołów naukowych zainteresowało sie już tą zdolnością dzięciołów. Jeden z nich nawet zdobyło nagrodę IgNobel w dziedzinie ornitologii – przeprowadził je Ivan Schwab, oftalmolog i specjalista od ptaków, w 2006 roku. Naukowiec ten podkreślał przede wszystkim fakt małego mózgu dzięciołów, ktory zamknięty jest w grubej puszce czaszki, z nieco bardziej giętkimi strefami.

Chińscy naukowcy z Beihang University z kolei obserwowali te wstrząsy w 3D. W jaki sposób dziób i czaszka chronią mózg ptaka przed nieodwracalnymi uszkodzeniami?  Odpowiedź na to pytanie została opublikowana w przeglądzie naukowym Plos One.

Długi dziób i gąbczaste kości

Przy pomocy zsynchronizowanych kamer rejestrujących nawet 2 000 obrazów na sekundę, naukowcy mogli przyjrzeć się dokładniej ruchom dzięcioła zielonego w momencie uderzania dziobem w drzewo. Zarejestrowano również inne parametry: siłę ciosów oraz ich kierunek.

Następnie, czaszka ptaka została przebadania skanerem. W ten sposób, naukowcy chcieli poznać z bliska mikrostrukturalne parametry kości, które składają się na czaszkę: objętość, grubość, gęstość i strukturę. Na tej podstawie powstał trójwymiarowy model czaszki dzięcioła.

Wnioski? Fala uderzenia rozprzestrzenia się głównie wzdłuż niższej części dzioba, a szok jest ostatecznie absorbowany u jego podstawy. Różnica długości między górną i dolną częścią dzioba jest więc determinującym czynnikiem, do którego dołącza inna właściwość czaszki ptaka: gąbczaste kości, które absorbują wibracje.

Kości te znajdują się przede wszystkim z tyłu puszczki czaszki i na poziomie czoła. Zatem mózg wychodzi bez szwanku. Gdyby tak nie było, ptaki po prostu przestałyby kuć w drzewach.

Jak można to wykorzystać w praktyce, czyli kask z dziobem...

Prace te są wciąż znajdują się na poziomie teoretycznym, ale naukowcy już teraz mówią o opracowaniu inteligentynych kasków, które chroniłyby przed urazami czaszki. Dla motocyklistów, pracowników budowlanych, piłkarzy, rowerzystów.

Jednakże, nie należy zapominać, że dzięcioł zielony nie jest najlepszym modelem takiego kasku, ponieważ „kask z dziobem” niekoniecznie pasowałyby do naszego stylu życia. Być może, aby lepiej ograniczać urazy czaszki, lepiej przyjrzeć się strukturze czaszki byka albo bawołu?