У дятлов обнаружены признаки возможного повреждения мозга, но это может быть не так плохо
Дятлы, как следует из их названия, долбят дерево. При этом они делают это с огромной силой — с каждым ударом птица испытывает перегрузку от 1200 до 1400 g. Для сравнения, перегрузка всего в 60–100 g может вызвать сотрясение мозга у человека. Способность дятла выдерживать в четырнадцать раз большую нагрузку без вреда для себя заставила создателей шлемов моделировать их конструкции по образцу черепа этих птиц. Однако новое исследование в PLOS ONE усложняет эту картину, показывая, что в мозге дятлов накапливается белок, ассоциированный с повреждением мозга у людей.
«Существовали всевозможные усовершенствования в области безопасности и спортивного снаряжения, основанные на анатомических адаптациях и биомеханике дятла, в предположении, что они не получают травм мозга от долбления. Странно то, что никто никогда не смотрел на мозг дятла, чтобы увидеть, есть ли там повреждения», — говорит Питер Каммингс из Бостонского университета, один из авторов исследования.
Чтобы найти ответ, исследователи использовали мозги птиц из коллекций Филдовского музея и Музея сравнительной зоологии Гарварда, чтобы проверить их на накопление специфического белка — тау-белка.
«Основные клетки мозга — это нейроны (тела клеток) и аксоны, которые подобны телефонным линиям для связи между нейронами. Тау-белок оборачивается вокруг этих "телефонных линий" — он обеспечивает им защиту и стабильность, сохраняя гибкость», — объясняет ведущий автор Джордж Фарах.
В умеренном количестве тау-белки помогают стабилизировать клетки мозга, но их избыточное накопление может нарушить коммуникацию между нейронами. «Когда мозг поврежден, тау накапливается и нарушает нервную функцию — могут пострадать когнитивные, эмоциональные и моторные функции», — говорит Каммингс.
Поскольку избыток тау может быть признаком повреждения мозга у людей, команда Фараха решила исследовать мозг дятлов на его наличие. Музеи предоставили исследователям образцы птиц, законсервированные в спирту: пушистых дятлов для экспериментальных данных и красноплечих трупиалов (не склонных к травмам головы) в качестве контроля. Затем исследователи извлекли мозг и нарезали его на невероятно тонкие срезы — менее 1/5 толщины листа бумаги. Срезы окрасили ионами серебра, чтобы выделить присутствующие тау-белки.
Вердикт: в мозге дятлов было обнаружено значительно большее накопление тау-белка, чем в мозге трупиалов. Однако, хотя избыточное накопление тау может быть признаком повреждения мозга у людей, исследователи отмечают, что для дятлов это может быть не так.
«Мы не можем утверждать, что эти дятлы определенно получили травмы мозга, но в их мозге присутствует дополнительный тау, что, как показали предыдущие исследования, указывает на повреждение мозга», — говорит Фарах.
«Самые ранние дятлы датируются 25 миллионами лет — эти птицы существуют очень давно, — говорит Каммингс. — Если бы долбление вызывало повреждение мозга, почему это поведение сохранилось? Почему эволюционные адаптации остановились бы на уровне мозга? Есть вероятность, что тау у дятлов — это защитная адаптация, а вовсе не патология».
Таким образом, у дятлов есть признаки того, что у людей выглядело бы как повреждение мозга, но для них это может быть не так плохо. В любом случае, исследователи считают, что результаты их работы могут помочь людям. Например, знание о мозге дятлов может помочь сделать футбольное снаряжение безопаснее для детей. С другой стороны, Каммингс отмечает: «Если накопление тау — это защитная адаптация, можем ли мы что-то из этого извлечь, чтобы помочь людям с нейродегенеративными заболеваниями? Дверь широко открыта, чтобы выяснить, что происходит и как мы можем применить это к людям».
Фарах подчеркивает, что исследование в значительной степени опиралось на музейные коллекции. «Музеи — это врата в прошлое и источник новых инноваций. Роль музеев в этом проекте была огромной — мы не смогли бы провести наше исследование, имея всего одного дятла».
Бен Маркс, куратор коллекции птиц Филдовского музея, отметил: «Некоторые образцы, использованные в этом исследовании, были собраны в 1960-х годах. Наши сотрудники заботились о них более 50 лет, пока они не были запрошены для этого исследования и использованы способом, который первоначальный коллекционер даже не мог представить».