Ученые выяснили, почему у дятлов не бывает сотрясений мозга

Ученые давно задавались вопросом, как дятлы не получают сотрясение мозга, когда стучат головой по стволу дерева. Исследователи полагали, что конструкция их черепа должна каким-то образом амортизировать удары. Эта гипотеза оставалась парадоксальной, поскольку любое поглощение или рассеивание кинетической энергии головы черепом, вероятно, ухудшило бы способность птицы долбить древесину, поэтому вряд ли появилось бы в процессе эволюции.

Теперь ученые из Университета Антверпена (Бельгия) опровергли это предположение и показали, что головы дятлов похожи скорее на жесткие молотки, чем на защитные шлемы. Результаты исследования опубликованы в журнале Current Biology.

Авторы работы анализировали высокоскоростные видеозаписи того, как дятлы трех видов (Dendrocopos major, Dryocopus pileatus и Dryocopus martius) долбят кору деревьев. Ученые впервые количественно оценили замедление удара во время клевания и разработали биомеханические модели черепов этих птиц. Результаты показали, что голова дятлов оптимизирована для повышения эффективности клевания, а вовсе не для защиты мозга, так как любая амортизация черепа была бы для них крайне невыгодной и энергозатратной.

После этого возник вопрос, почему же столь динамичные удары не наносят вреда мозгу дятлов. Будь на месте птицы человек или обезьяна, сотрясение было бы обеспечено. Тогда ученые провели численное моделирование влияния размера и формы черепной коробки на внутричерепное давление.

Оказалось, давление обеспечивает безопасность мозга дятла даже при сильных ударах, поскольку сила воздействия на него ниже той, которая может привести к сотрясению мозга у приматов. Однако эти птицы все еще могут получить черепно-мозговую травму — например, если по ошибке начнут со всей силы долбить металл.

Полученные данные опровергают популярную гипотезу об амортизации ударов черепом. Если бы она была справедлива, в процессе эволюции наверняка появились бы дятлы с куда более крупными головами и сильными мышцами шеи. Но в это случае их мозг и череп достигали бы таких размеров, что удары стали бы небезопасны.

Результаты работы имеют и некоторые практические последствия, ведь ранее инженеры использовали анатомию черепного скелета дятла в качестве источника вдохновения при разработке амортизирующих материалов и шлемов. Учитывая то, что анатомия дятла сводит к минимуму поглощение ударов, это может быть не самой лучшей идеей.