Denne sperre ugla deler en tilpasning med andre uglearter som lar den rotere hodet 270 grader uten å skade blodkar i nakken. Foto via Flickr-bruker The Rocketeer
Noen gang lurt på hvordan ugler kan snu hodet nesten hele veien rundt?
De har et komplekst, adaptivt nettverk av beskyttende blodkar som får strukturene i nakken til å se tunge ut - et nettverk som forskere nå har dissekert, kartlagt og illustrert for første gang.
”Til nå har hjerneavbildningsspesialister som meg som takler menneskelige skader forårsaket av traumer i arterier i hode og nakke alltid vært forundret over hvorfor raske, kronglete hodebevegelser ikke lot tusenvis av ugler ligge døde på skogbunnen fra hjerneslag, Sa Dr. Philippe Gailloud, en intervensjonell nevroadiolog ved Johns Hopkins og en seniorforsker i studien, i en uttalelse. En plakat som viser disse funnene vant førsteplassen i 2012 International Science and Engineering Visualization Challenge, kunngjorde tidsskriftet Science i går.
Karotis og vertebrale arterier i nakken hos de fleste dyr, inkludert ugler og mennesker, er delikate og skjøre strukturer. De er veldig mottagelige for mindre rifter og strekk av karforinger. Hos mennesker kan slike skader være vanlige: whiplash opprettholdt i en bilulykke, en frem-og-tilbake skurrende berg-og-dal-biltur eller til og med en kiropraktisk manøver som gikk galt. Men de er også farlige. Tårer i blodårene forårsaket av plutselige vridningsbevegelser gir blodpropp som kan bryte av, noen ganger forårsake en emboli eller hjerneslag som kan vise seg dødelig.
Uglene kan derimot rotere nakken opp til 270 grader i begge retninger uten å skade fartøyene som løper under hodet, og de kan gjøre det uten å kutte av blodtilførselen til hjernen.
Forskere Philippe Gailloud (til høyre) og Fabian de Kok-Mercado (til venstre) undersøker bein- og vaskulærstrukturen til en ugle som døde av naturlige årsaker. Foto med tillatelse fra Johns Hopkins
Ved hjelp av medisinske illustasjoner, CT-skanninger og angiografi, som produserer røntgenbilder av innsiden av blodkar, studerte forskere beinstrukturen og vaskulærstrukturen i hodene og nakken til et dusin snøhvit, utstøtt og store hornede ugler etter deres dødsfall fra naturlige fører til. Alle tre artene er hjemmehørende i Amerika, deres leveområder strekker seg fra Tierra del Fuego, den sørligste spissen av det søramerikanske fastlandet, til den arktiske tundraen i Alaska og Canada.
Da forskere sprøytet fargestoff i uglenes arterier for å etterligne blodstrømmen og deretter dreide fuglenes hoder manuelt, så de mekanismer på spill som kontrasterte sterkt med menneskers hodevendeevne. Blodkar ved foten av uglenes hoder, rett under kjevebenet, fortsatte å ekspandere etter hvert som mer av fargestoffet strømmet inn. Etter hvert samlet væsken seg i små reservoarer. Våre arterier har en tendens til å bli mindre under hoderotasjoner og ballonger ikke på samme måte.
Dye som ble injisert i avdøde uglers blodkar samles i bittesmå reservoarer når hodene deres roteres manuelt, en funksjon som gir mulighet for uavbrutt blodstrøm til hjernen. Bilde takket være Johns Hopkins
Forskere mener denne funksjonen er avgjørende for å støtte de topptunge vingede skapningene. Mens de vrir hodet frem og tilbake, lar ugleres reservoarer fuglene samle blod for å opprettholde funksjonen til øynene og hjernen, som begge er relativt store sammenlignet med størrelsen på hodet. Dette sammenkoblede vaskulære nettverket bidrar til å minimere avbrudd i blodstrømmen.
Men disse tause fangstmennes evne til å dreie seg mot en sving fortsatte å være mer sammensatte, fant forskere. I uglehalser passerer en av de viktigste arteriene som mater hjernen gjennom ben i hullene i fuglenes ryggvirvler. Disse hule hulrom, kjent som den tverrgående foraminae, var ti ganger større i diameter enn arterien som passerte gjennom den. Forskerne sier at den romslige ekstra plassen skaper flere luftlommer som demper arterien og lar den bevege seg trygt under kronglete bevegelser.
”Hos mennesker klemmer virkelige arteriene de hule hulrommene i nakken. Men dette er ikke tilfelle i ugler, hvis strukturer er spesialtilpasset for å gi større arteriell fleksibilitet og bevegelse, sier hovedforsker Fabian de Kok-Mercado i uttalelsen. De Kok-Mercado er medisinsk illustratør ved Howard Hughes Medical Institute i Maryland.
Denne tilpasningen dukket opp i 12 av de 14 ryggvirvlene i uglenes hals. Ryggradsårene kom inn i nakken høyere opp enn hos andre fugler, introdusert ved den 12. ryggvirvlene (når de ble talt fra toppen) i stedet for den 14., noe som gir fartøyene mer slakk og rom til å puste. Små karforbindelser mellom halspulsårene og vertebrale arterier, kalt anastomoser, lot blod strømme uavbrutt til hjernen, selv når uglene ble omdannet til de mest ekstreme vendinger.
"Vår dyptgående studie av ugle-anatomi løser et av de mange interessante neurovaskulære medisinske mysteriene om hvordan ugler har tilpasset seg til å håndtere ekstreme rotasjoner i hodet, " sa de Kok-Mercado.
Oppover for teamet studerer håkanatomi for å finne ut om andre fuglearter har ugler 'tilpasningsdyktige funksjoner for å se langt til venstre og høyre.
