https://frosthead.com

Разрешаване на мистерията на способностите за обръщане на главата на совите

Barred owl

Barred owl

Тази оградена сова споделя адаптация с други видове сова, която й позволява да върти главата си на 270 градуса, без да уврежда кръвоносните съдове във врата. Снимка чрез потребителя на Flickr The Rocketeer

Някога се чудите как совите могат да въртят главата си почти навсякъде?

Те имат сложна, адаптивна мрежа от защитни кръвоносни съдове, които правят структурите в шията ни да изглеждат мъчени - мрежа, която изследователите вече са дисектирали, картографирали и илюстрирали за първи път.

„Досега специалисти по образна диагностика на мозъка като мен, които се занимават с човешки наранявания, причинени от травма на артериите в главата и шията, винаги са били озадачени защо бързите, усукани движения на главата не оставят хиляди сови да лежат мъртви на гората на пода от удар ", Казва в изявление д-р Филип Гейлуд, интервенционен неврорадиолог в Джон Хопкинс и старши изследовател на изследването. Плакат, изобразяващ тези открития, спечели първо място в Международното предизвикателство за визуализация на науката и инженерите през 2012 г., съобщи вчера списание Science .

Каротидните и гръбначните артерии в шията на повечето животни, включително сови и хора, са деликатни и крехки структури. Те са силно податливи на незначителни разкъсвания и участъци от плавателни съдове. При хората такива наранявания могат да бъдат често срещани: камшик, претърпял пътна катастрофа, пътуване с влакче с влакче назад или напред или дори хиропрактична маневра се обърка. Но те също са опасни. Разкъсванията на кръвоносните съдове, причинени от внезапни усукващи движения, образуват съсиреци, които могат да се откъснат, понякога причинявайки емболия или удар, които могат да се окажат фатални.

Совите, от друга страна, могат да въртят вратовете си до 270 градуса във всяка посока, без да повредят съдовете, които вървят под главите им, и те могат да го направят, без да прекъснат кръвоснабдяването на мозъка си.

Owl scan

Изследователите Филип Гейлуд (вдясно) и Фабиан де Кок-Меркадо (вляво) изследват костната и съдова структура на бухал, умрял от естествени причини. С любезното съдействие на Джон Хопкинс

Използвайки медицински илюзии, компютърна томография и ангиография, която произвежда рентгенови снимки на вътрешността на кръвоносните съдове, изследователите изследвали костната структура и съдовата структура в главите и шиите на дузина снежни, преградени и големи рогати сови след смъртта им от естествени причинява. И трите вида са местни в Америка, техните местообитания се простират от Тиера дел Фуего, най-южния връх на континента на Южна Америка, до арктическата тундра на Аляска и Канада.

Когато изследователите инжектираха багрило в артериите на совите, за да имитират притока на кръв и след това ръчно завъртяха главите на птиците, те видяха механизми при игра, които контрастираха значително на способността на хората да обръщат глава. Кръвоносните съдове в основата на главите на совите, точно под челюстната кост, продължиха да се разширяват, тъй като повече от багрилото се стичаше вътре. В крайна сметка течността се събра в малки резервоари. Нашите артерии са склонни да намаляват по време на въртене на главата и не балон по същия начин.

Blood vessels

Багрило, което се инжектира в кръвоносните съдове на починали сови в малки резервоари, докато главите им се завъртат ръчно, функция, която позволява непрекъснат приток на кръв към мозъка. Имидж любезност на Джон Хопкинс

Изследователите смятат, че тази функция е от решаващо значение за подкрепа на най-тежките крилати същества. Докато извиват главите си напред-назад, резервоарите на совите позволяват на птиците да събират кръв, за да поддържат функциите на очите и мозъка си, които и двете са сравнително големи в сравнение с размерите на главите им. Тази взаимосвързана съдова мрежа помага да се сведе до минимум прекъсването на кръвния поток.

Но тези мълчаливи ловци с въртяща се глава на въртене продължават да бъдат по-сложни, установиха изследователите. В шиите на совите една от основните артерии, захранващи мозъка, преминава през костеливи дупки в прешлените на птиците. Тези кухи кухини, известни като напречните foraminae, бяха с десет пъти по-голям диаметър от артерията, минаваща през нея. Според изследователите просторното допълнително пространство създава множество въздушни джобове, които притискат артерията и й позволяват да пътува безопасно по време на усукващи движения.

„При хората гръбначната артерия наистина прегръща кухите кухини във врата. Но това не е така при сови, чиито структури са специално пригодени, за да позволят по-голяма артериална гъвкавост и движение “, казва водещият изследовател Фабиан де Кок-Меркадо в изявлението. Де Кок-Меркадо е медицински илюстратор в Медицински институт Хауърд Хюз в Мериленд.

Тази адаптация се появи в 12 от 14 прешлена в шията на совите. Гръбначните артерии влязоха в шията си по-нагоре, отколкото при други птици, въведени на 12-ия прешлен (когато се брои от върха), вместо на 14-ти, което дава на съдовете повече отпуснатост и възможност за дишане. Малките съдови връзки между каротидната и гръбначните артерии, наречени анастомози, позволяват на кръвта да тече непрекъснато към мозъка, дори когато вратовете на совите са били изкривени в най-екстремните обрати.

„Нашето задълбочено проучване на анатомията на сова разрешава една от многото интересни невро-съдови медицински мистерии за това как совите са се приспособили да се справят с екстремни ротации на главата“, казва де Кок-Меркадо.

След това екипът изучава анатомията на ястреба, за да разбере дали други видове птици притежават адаптивни характеристики на совите за гледане крайно наляво и надясно.

Разрешаване на мистерията на способностите за обръщане на главата на совите