Как дятлы избегают травм мозга?

Дятлы могут долбить клювом ствол дерева с частотой 20 раз в секунду, не получая повреждений. При этом их голова движется к дереву со скоростью 7 метров в секунду, а при ударе замедляется с перегрузкой около 1200 g (сил тяжести). Для сравнения: сотрясение мозга у футболистов происходит при ~80 g.

Адаптации, защищающие мозг

Материаловеды, изучая структуру костей дятлов, обнаружили несколько ключевых адаптаций:

• Особые кости черепа: Их химический состав и плотность отличаются. Кости минерализованы, что делает их жёстче и прочнее, чем у других птиц. При этом сам череп тонкий, а жидкости, отделяющей мозг от кости, меньше. Это сочетание жёсткости и прочности снижает передачу удара мозгу.
• Меньше спинномозговой жидкости: Ограниченное количество жидкости вокруг мозга дятла ограничивает его движение при ударе. Эффект аналогичен желтку варёного яйца, который не повреждается при встряхивании, в отличие от сырого.
• Особая подъязычная кость: Язык дятла оборачивается вокруг черепа и крепится спереди между глаз. Встроенная в язык кость действует как пружина, гасящая силу удара и вибрации. Эта кость имеет уникальную структуру: гибкая оболочка и твёрдое ядро (обратная типичной кости), что обеспечивает лучшую гибкость и поглощение ударов.

Цель исследований

Изучение этих биологических структур может помочь в разработке более совершенных защитных шлемов для людей. Биологи и нейробиологи также активно исследуют мозг дятлов на предмет возможных патологий, подобных хронической травматической энцефалопатии (CTE) у людей, в надежде обнаружить другие защитные или восстановительные механизмы на тканевом и клеточном уровне.