У дятлов голова не болит!

«Черепно-мозговая травма является одной из ведущих причин заболеваемости и смертности в промышленно развитых и развивающихся странах. Считается, что повреждения головного мозга провоцируют 15% случаев смерти и инвалидизации, а также становятся одной из основных причин внезапной смерти молодых взрослых. Травмы головы – всё более распространенная причина летальных исходов и тяжелых форм инвалидности во всём мире. По результатам состязаний в командных видах спорта на Олимпийских играх 2004 года было показано, что 24% всех полученных участниками повреждений были травмами головы. Согласно опросу Европейского консорциума черепно-мозговых травм (EBIC), 51% получения подобных увечий приходится на автомобильные аварии и спортивные несчастные случаи, связанные с падениями». Таково многообещающее начало отчёта китайских учёных о новом исследовании…особенностей долбления дятлами деревьев. Чудо-птицы ежедневно совершают по 12 тысяч ударов клювом с перегрузкой в 1 тысячу раз выше ускорения свободного падения, но ни одна из них до сих пор не попала в клинику сотрясением мозга! Разобраться в причинах удивительного явления взялась группа учёных под руководством Юйбо Фаня (Yubo Fan) из Бейханского университета в Пекине.


Биологи снимали нескольких больших пёстрых дятлов на две высокоскоростные камеры, создавали трехмерную модель птичьей головы, используя магнитно-резонансную томографию, проводили с ней виртуальные краш-тесты, сталкивая двигающийся череп с твердой стенкой, исследовали микроструктуру костей и проводили биомеханический анализ работы клюва. Они варьировали параметры скелета и моделировали механические процессы, которые происходят в голове птицы во время долбления дерева. Затем проверяли прочность 12 черепов дятлов при помощи машины для испытания материалов, прикладывая к ним силу в 50 и тысячу ньютонов. Примерно то же самое, но с меньшим размахом, осуществили в 2006 году американские офтальмологи, которых в дятлах заинтересовало то, что у пернатых не бывает отслойки сетчатки и травм спинного мозга. Группа несчастного Ивана Шваба (Ivan Schwab) была тогда удостоена за свои изыскания лишь «Шнобелевской премии» (юмористического аналога Нобелевского гранта). Специалистам из Китая повезло больше, ведь они уже сегодня опубликовали данные «птичьих экспериментов» в крупном научном журнале  PLoS ONE. 

Итак, было выяснено, что защита дятла от сотрясения мозга обеспечивается комплексно сразу несколькими системами. В их числе, например, особое соотношение частей клюва, движущегося во время работы по стреловидной траектории: верхняя его половина короче нижней приблизительно на 1,2 миллиметра. Это увеличивает силу удара, нивелируя нагрузку на черепную коробку. Мозг дятла оказался очень плотно «упакованным» в череп, кости которого состоят, в свою очередь, из своеобразной мозаики чередующихся твердых и пористых структур, гасящих колебания при ударах. Остаточные сотрясения нейтрализует длинная подъязычная кость. 

Нельзя не согласиться, что представленные Юйбо Фанем и его коллегами данные имеют определённый научный вес, однако не совсем ясно, каким образом черепно-мозговые травмы у людей связаны с механизмом долбления деревьев дятлами. Ответ на этот вопрос, пожалуй, нужно искать непосредственно в тексте работы китайских специалистов, которые надеются, что некоторые из обнаруженных механизмов могут помочь в создании средств индивидуальной защиты и вдохновить на новые подходы к профилактике и лечению травм у людей. Другими словами, авторы полагают, что инженеры на основе их исследования смогут создать каски и шлемы, не уступающие по прочности черепу дятлов.