Forskare förklarar hur owl kan rotera huvudet utan att skära av blod

plötsliga gyreringar av huvud och nacke hos människor har varit kända för att sträcka och riva blodkärlsförband, vilket ger blodproppar som kan bryta av och orsaka dödlig emboli eller stroke. Forskare säger att dessa skador är vanliga, ofta till följd av whiplashing bilolyckor, men också efter att ha krossat berg-och dalbana och kiropraktikmanipulationer gått snett.,

För att lösa pusslet studerade Johns Hopkins-laget benstrukturen och den komplexa vaskulaturen i huvudet och nacken av snöiga, spärrade och stora hornade ugglor efter deras dödsfall från naturliga orsaker. Ett injicerbart kontrastfärgämne användes för att förbättra röntgenbilden av fåglarnas blodkärl, som sedan noggrant dissekerades, ritades och skannades för att möjliggöra detaljerad analys.

det mest slående lagresultatet kom efter att forskare injicerat färgämne i ugglarnas artärer, efterliknar blodflödet och manuellt vände djurens huvuden., Blodkärl vid basen av huvudet, precis under käkbenet, fortsatte att bli större och större, eftersom mer av färgämnet kom in och före vätskan poolade i reservoarer. Detta kontrasterade starkt med mänsklig anatomisk förmåga, där artärer i allmänhet tenderar att bli mindre och mindre, och inte ballong när de förgrenar sig.

forskare säger att dessa kontraktila blodreservoarer fungerar som en avvägning, vilket gör att ugglor kan samla blod för att möta energibehoven hos sina stora hjärnor och ögon, medan de roterar sina huvuden., Det stödjande vaskulära nätverket, med sina många sammankopplingar och anpassningar, hjälper till att minimera eventuella avbrott i blodflödet.

”vår fördjupade studie av owl anatomy löser ett av de många intressanta neurovaskulära medicinska mysterierna om hur ugglor har anpassat sig för att hantera extrema huvudrotationer”, säger De Kok-Mercado, nu en vetenskaplig illustratör och animatör vid Howard Hughes Medical Institute.,

dessutom säger Gailloud, ”våra nya studieresultat visar exakt vilka morfologiska anpassningar som behövs för att hantera sådana huvudgyrationer och varför människor är så sårbara för osteopatisk skada från kiropraktikterapi. Extrema manipuleringar av det mänskliga huvudet är verkligen farliga eftersom vi saknar så många av de kärlskyddande funktionerna som ses i ugglor.”

den första anatomiska variationen de upptäckte var i ugglanhalsen, där en av de stora artärerna som matar hjärnan passerar genom beniga hål i ryggkotorna., De ihåliga kaviteterna var ungefär 10 gånger större i diameter än den vertebrala artären som färdades genom den. Forskarna säger Det extra utrymmet i de tvärgående foraminerna, eftersom hålen som omger ryggradsartärerna är kända, skapar en uppsättning dämpande luftfickor som gör att artären kan röra sig när den vrids. Tolv av de 14 livmoderhalsen i ugglans nacke visade sig ha denna anpassning.

”hos människor kramar vertebralartären verkligen de ihåliga kaviteterna i nacken., Men det här är inte fallet i ugglor, vars strukturer är speciellt anpassade för att möjliggöra större arteriell flexibilitet och rörelse, säger De Kok-Mercado.

teamet fann också att ugglans vertebrala artär kommer in i nacken högre upp än hos andra fåglar – går in i ugglans 12: e livmoderhalsen istället för ugglans 14: e livmoderhalsen-vilket möjliggör mer kärlrum och slack.,

bland de Kok-Mercado och Gaillouds andra fynd var små fartygsförbindelser mellan halspulsådern och vertebrala artärerna – som vanligtvis inte ses hos vuxna människor – som gör att blod kan utbytas mellan de två blodkärlen. Forskarna säger att dessa så kallade anastomoser, inklusive en fartygsanslutning som kallas en patenttrigeminalartär, möjliggör oavbrutet blodflöde till hjärnan, även om en väg blockeras under extrem nackrotation.

forskare nästa plan för att undersöka hawk anatomi för att se om andra fågelarter har samma adaptiva funktioner för huvudrotation.,