Hackspettars stötdämpning

- Van Wassenbergh et al inleder sitt paper med en illustration som jag naturligtvis vill dela med mig av

Förklaringar i den här stilen har alla nyfikna kunnat ta del av sedan jag vet inte hur länge:

Hackspettens hjärna sitter tätt inpackad i en typ av halvmjukt, segt och nästan svampartat ben inne i skallen. Skyddsbenet dämpar smällarna effektivt eftersom det är elastiskt. I hackspettens huvud finns också speciella muskler runt hjärnan som snabbt drar ihop sig vid varje hack och hjälper till att ta upp smällen.

- faktabanken.nu: Får inte hackspettar hjärnskakning?

Hur dom gör detta utan att dra på sig hjärnskador är bland annat att pressa sin tunga mot halsvenen och på så vis sakta ner blodflödet som är på väg ut från kraniet, vilket då ska fixera hackspettens hjärna så att den inte kastas från "vägg till vägg" inne i kraniet.

- Vad jag antar är en halvdan översättning i sportartikel i Aftonbladet, 10 december 2017

För att undvika hjärnskakning har hackspettens hjärna extra stötdämpning som skydd.

- Martin Emtenäs, Svenska fåglar – Jämför och lär känna 40 arter (Rabén & Sjögren, 2020)

Sen så kan man ju kontemplera det faktum, att förklaringarna varierar; utöver svamp-benen nämns ofta någon sorts gummisnoddar som hjärnan ska hänga i, vilken verklighet den liknelsen nu återger. Och förklaringen med blodflödet har jag aldrig sett förrän nu.

Min favorit-hackspett gröngölingen, Picus viridis

Sam Van Wassenbergh med kolleger tog en ordentlig titt på hackande spettar, med höghastighetskameror, mini-tomografi och magnetkameror, detaljerade datamodeller och simuleringar och grejer. Jag läste särskilt metodbeskrivningarna. För hur undersöker man hur exempelvis hjärnan beter sig under arbetet i fråga? Genom att titta på ögonen:

Since the eyes are tightly packed in the skull’s orbits, which fill the space in between the frontal spongy bone and the anterior side of the braincase (Figure 1), eye deceleration will closely approximate the deceleration of the anterior side of the braincase.

Notera spongy bone: att hackspettar har "svampartat ben inne i skallen" ifrågasätts inte.

Jag är inte helt på det klara med hur effektiva mätmetoderna är. Men så är jag heller inte professor i funktionell morfologi, specialiserad på biomekaniska analyser.

Rapportens sammanfattning är lite lång att citera, men såpass heltäckande att jag gör det ändå.

The skull of a woodpecker is hypothesized to serve as a shock absorber that minimizes the harmful deceleration of its brain upon impact into trees and has inspired the engineering of shock-absorbing materials and tools, such as helmets. However, this hypothesis remains paradoxical since any absorption or dissipation of the head's kinetic energy by the skull would likely impair the bird's hammering performance and is therefore unlikely to have evolved by natural selection. In vivo quantification of impact decelerations during pecking in three woodpecker species and biomechanical models now show that their cranial skeleton is used as a stiff hammer to enhance pecking performance, and not as a shock-absorbing system to protect the brain. Numerical simulations of the effect of braincase size and shape on intracranial pressure indicate that the woodpeckers' brains are still safe below the threshold of concussions known for primate brains.

These results contradict the currently prevailing conception of the adaptive evolution of cranial function in one of nature’s most spectacular behaviors.

- Summary ur Van Wassenbergh, Ortlieb, Mielke, Böhmer, Shadwick och Abourachid, Woodpeckers minimize cranial absorption of shocks [pdf, komplett – ta hem och läs!], Current Biology 32, 1–6, 25 juli 2022

Ett frågetecken: "any absorption or dissipation of the head's kinetic energy by the skull would likely impair the bird's hammering performance". Jag kan förstå att dämpare i näbb eller käkar skulle minska effektiviteten, absolut. Men en hjärna försedd med stötdämpare påverkar väl inte hack-kraften? Uppdaterat: Sedan Håkan förklarade förstår jag bättre. Om man studerar ett enda hack så torde hjärn-dämpningen inte spela någon roll, men man är ju heller inte intresserad av ett enda hack. Hackar man många gånger, snabbt, så kommer trögheten hos dämpade delar att påverka hela systemet.

Hur som helst. Konklusionen är att hackspettarnas hjärnor inte är skyddade på något särskilt sätt eftersom det inte behövs. De är mycket mindre och därmed tåligare än exempelvis våra stora klunsar. Å andra sidan – hur vet vi att de inte får ont i huvudet?

But woodpeckers may not be immune to head trauma after all. A new study shows that a protein whose abnormal buildup is considered a sign of human brain damage also accumulates in woodpecker brains.

- Katie Langin, Could woodpeckers teach the NFL how to prevent brain injuries? Science 2 februari 2018

Om Van Wassenberghs resultat stämmer så är hackspettarnas stötdämpar-hjärna en myt, därtill en av de mest spridda och välrotade i zoologin.