Questo gufo escluso condivide un adattamento con altre specie di gufo che gli consente di ruotare la testa di 270 gradi senza danneggiare i vasi sanguigni nel collo. Foto tramite l'utente di Flickr The Rocketeer
Ti sei mai chiesto come i gufi possano girare la testa quasi completamente?
Hanno una rete complessa e adattiva di vasi sanguigni protettivi che rendono le strutture del nostro collo minuziose, una rete che i ricercatori hanno ora sezionato, mappato e illustrato per la prima volta.
"Fino ad ora, gli specialisti di imaging del cervello come me che si occupano delle lesioni umane causate da un trauma alle arterie della testa e del collo sono sempre stati perplessi sul perché i movimenti rapidi e contorti della testa non hanno lasciato migliaia di gufi sdraiati sul pavimento della foresta a causa di un ictus ", Ha affermato il Dr. Philippe Gailloud, neuroradiologo interventista presso Johns Hopkins e ricercatore senior nello studio, in una nota. Un poster che raffigura questi risultati ha vinto il primo posto nell'International Science and Engineering Visualization Challenge 2012, ha annunciato ieri la rivista Science .
Le arterie carotidi e vertebrali nel collo della maggior parte degli animali, compresi gufi e umani, sono strutture delicate e fragili. Sono altamente sensibili alle lacrime minori e ai tratti di rivestimento dei vasi. Nell'uomo, tali lesioni possono essere comuni: un colpo di frusta sostenuto in un incidente d'auto, un giro sulle montagne russe che va avanti e indietro o addirittura una manovra chiropratica andata male. Ma sono anche pericolosi. Le lacrime dei vasi sanguigni causate da improvvisi movimenti di torsione producono coaguli che possono rompersi, causando talvolta un'embolia o un ictus che potrebbero rivelarsi fatali.
I gufi, d'altra parte, possono ruotare il collo fino a 270 gradi in entrambe le direzioni senza danneggiare i vasi che scorrono sotto la testa e possono farlo senza interrompere l'afflusso di sangue al cervello.
I ricercatori Philippe Gailloud (a destra) e Fabian de Kok-Mercado (a sinistra) esaminano l'osso e la struttura vascolare di un gufo che è morto per cause naturali. Foto per gentile concessione di Johns Hopkins
Usando illustations mediche, scansioni TC e angiografia, che produce immagini a raggi X all'interno dei vasi sanguigni, i ricercatori hanno studiato la struttura ossea e la struttura vascolare nella testa e nel collo di una dozzina di gufi nevosi, esclusi e grandi cornuti dopo la loro morte naturale provoca. Tutte e tre le specie sono originarie delle Americhe, i cui habitat si estendono dalla Terra del Fuoco, la punta più meridionale della terraferma sudamericana, alla tundra artica dell'Alaska e del Canada.
Quando i ricercatori hanno iniettato colorante nelle arterie dei gufi per imitare il flusso sanguigno e poi hanno girato manualmente la testa degli uccelli, hanno visto meccanismi in gioco che contrastavano notevolmente con la capacità di girare la testa dell'uomo. I vasi sanguigni alla base delle teste dei gufi, appena sotto l'osso della mascella, continuavano ad espandersi man mano che scorreva più colorante. Alla fine, il fluido si raccoglieva in piccoli serbatoi. Le nostre arterie tendono a ridursi durante le rotazioni della testa e non si gonfiano allo stesso modo.
Tintura iniettata nel pool dei vasi sanguigni dei gufi defunti in piccoli serbatoi mentre le loro teste vengono ruotate manualmente, una caratteristica che consente un flusso sanguigno ininterrotto al cervello. Immagine gentilmente concessa da Johns Hopkins
I ricercatori ritengono che questa funzione sia cruciale per supportare le creature alate più pesanti. Mentre girano la testa avanti e indietro, i serbatoi dei gufi consentono agli uccelli di raggruppare il sangue per sostenere la funzione dei loro occhi e del cervello, che sono entrambi relativamente grandi rispetto alle dimensioni della loro testa. Questa rete vascolare interconnessa aiuta a ridurre al minimo l'interruzione del flusso sanguigno.
Ma l'abilità testa a testa di questi cacciatori silenziosi ha continuato a essere più complessa, i ricercatori hanno scoperto. Nei colli di gufi, una delle arterie principali che alimentano il cervello passa attraverso buchi ossei nelle vertebre degli uccelli. Queste cavità vuote, note come forami trasversali, avevano un diametro dieci volte maggiore rispetto all'arteria che la attraversava. I ricercatori affermano che l'ampio spazio aggiuntivo crea più sacche d'aria che attutiscono l'arteria e le consentono di viaggiare in sicurezza durante i movimenti di torsione.
“Nell'uomo, l'arteria vertebrale abbraccia davvero le cavità cave del collo. Ma questo non è il caso dei gufi, le cui strutture sono appositamente adattate per consentire una maggiore flessibilità e movimento arterioso ", ha affermato il ricercatore capo Fabian de Kok-Mercado nella dichiarazione. De Kok-Mercado è un illustratore medico presso il Howard Hughes Medical Institute nel Maryland.
Questo adattamento è apparso in 12 delle 14 vertebre nel collo dei gufi. Le arterie vertebrali sono entrate al collo più in alto rispetto ad altri uccelli, introdotte alla dodicesima vertebra (se contata dall'alto) anziché alla quattordicesima, il che dà ai vasi più rilassamento e spazio per respirare. Le connessioni dei piccoli vasi tra le arterie carotidea e vertebrale, chiamate anastomosi, lasciano fluire il sangue ininterrottamente verso il cervello, anche quando il collo dei gufi si contorce nei colpi di scena più estremi.
"Il nostro studio approfondito sull'anatomia del gufo risolve uno dei molti misteri medici neurovascolari interessanti su come i gufi si sono adattati per gestire le rotazioni estreme della testa", ha detto de Kok-Mercado.
Il prossimo per il team sta studiando l'anatomia del falco per scoprire se altre specie di uccelli possiedono le caratteristiche adattive dei gufi per guardare lontano a destra e a sinistra.
