Juli 18, 2022

Wie vermeidet der Specht Hirnschäden?

Spechte, die gezwungen sind, ihre Tage damit zu verbringen, ihre winzigen Schädel auf der Suche nach versteckter Nahrung gegen Baumstämme zu schlagen, müssen Tricks entwickelt haben, um Hirnschäden zu vermeiden.

Eine neue Studie über die Biomechanik von Spechten lässt die Annahme in Zweifel ziehen, dass Spechte ihr Gehirn durch die Entwicklung von Schockanpassungen vor Schäden schützen. Stattdessen kann das Gehirn des Vogels so klein sein, dass ihm diese Schocks nichts ausmachen. „Durch die Analyse von Hochgeschwindigkeitsvideos von drei Spechtenarten fanden wir heraus, dass Spechte den Aufprall beim Aufprall auf einen Baum nicht absorbieren“, sagt Sam van Wazenberg, Biomechaniker an der Universität Antwerpen in Belgien.

Mitglieder einiger Spechtarten können eine Kraft von bis zu 1.400 Gramm erfahren, indem sie ihre Schnäbel bis zu 20 Mal pro Sekunde schnappen lassen. Wenn Sie das mit den 90-100 Gramm Gewicht vergleichen, die eine menschliche Gehirnerschütterung verursachen können, können Sie sich leicht die Intensität des Aufpralls vorstellen, der in ihrem kleinen Schädel auftreten kann.

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Frühere Forschungen haben auf verschiedene körperliche Veränderungen hingewiesen, die die Auswirkungen eines Traumas auf das Gehirngewebe des Spechts verringern können. wie schwammige, stoßdämpfende Knochen und Nackenmuskeln.

Obwohl diese Merkmale so ausgelegt zu sein scheinen, dass sie Stöße absorbieren, ist es schwierig zu beweisen, dass sie die Aufprallkräfte von Spechten reduzieren. Es stellt sich auch die Frage, ob Spechte überhaupt Sicherheitseinrichtungen brauchen. Ihre kleinen Gehirne und schmalen Schädel lassen wenig Raum für Gehirnbewegungen.

In der neuen Studie verwendeten van Wazenberg und sein Team mehr als hundert Hochgeschwindigkeitsvideos von sechs Spechten aus Dryocopus martiusDRyocopus pilatus Und Dendrocopos majorSie maßen die Verzögerung ihrer Augen, wenn ihre Schnäbel auf das Holz trafen.

Da der Augapfel ein ziemlich gutes Maß für formbare Innereien ist, konnten die Forscher die Physik des sich verlangsamenden Schädels berechnen. Der gesamte Kopf schien sich als Einheit zu bewegen, mit wenig Unterschied in der Spitzenverzögerung zwischen den Augen und dem Schnabel. „Ihr Kopf verhält sich im Grunde wie ein starrer Hammer, wenn der Schnabel aufschlägt“, sagt van Wazenberg.

Biomechanische Modelle, die auf Daten basieren, die aus der Bild-für-Bild-Analyse der Videos gesammelt wurden, bestätigten, dass zwischen dem Schnabel und dem Schädelinhalt nur eine geringe Stoßdämpfung auftritt. In diesem Fall verformen sich all diese spezialisierten Knochenstrukturen nicht genug, um einem Bruch zu widerstehen und Aufprallenergie zu absorbieren. Dies macht den Betrieb der Vögel effizienter. „Hätte der Schnabel mehr von der Wucht seines Aufpralls absorbiert, hätte der Vogel härter zuschlagen müssen“, erklären die Forscher.

Während Vögel laut einer Studie unter den negativen Auswirkungen lebenslanger Kopfschläge leiden können, zeigen Simulationen von Van Wazenberg und seinem Team des intrakraniellen Drucks bei Spechten, dass solche Auswirkungen für so kleine Gehirne nicht signifikant sind. Spechte brauchen nicht so viele Sicherheitsmerkmale. Van Wazenberg sagt:

Mangelnde Stoßdämpfung bedeutet nicht, dass ihr Gehirn bei scheinbar heftigen Stößen gefährdet ist. Selbst die stärksten Einschläge von über 100 analysierten Einschlägen sollten für das Gehirn von Spechten noch ungefährlich sein, da unsere Berechnungen gezeigt haben, dass die Trägheitslast des Gehirns von Spechten geringer ist als die Trägheitslast von Menschen mit Gehirnerschütterung.

Die neuen Erkenntnisse helfen zu erklären, warum Spechte nie länger als etwa einen halben Meter gewachsen sind. Während ein gefiederter Muskelhammer größere Mahlzeiten hervorbringen kann, wird ein größeres Gehirn stärkeren Schlägen nicht standhalten können.

Diese Forschung wurde in der Zeitschrift Current Biology veröffentlicht.

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