Únete á nosa canle de Whatsapp
Bater co bico contra o tronco dunha árbore é unha actividade que, no caso dos humanos, nos causaría dores de cabeza e mandíbula e lesións graves no pescozo e o cerebro. Con todo, os picapaus, tamén coñecidos como petos, piquelos, rinchóns ou paxaros carpinteiros, poden facer isto 20 veces por segundo e non sofren efectos nocivos. Como o conseguen?
Os picapaus atópanse en áreas forestais de todo o mundo, excepto en Australia. Estas aves teñen a capacidade pouco habitual de usar os seus peteiros para martelar os troncos das árbores e furalos para extraer insectos e zume. Pero o realmente impresionante é que conseguen isto sen facerse dano.
Somos científicas de materiais que estudan substancias biolóxicas como ósos, peles, plumas e cunchas que se atopan na natureza. Estamos interesadas na estrutura ósea do cranio e a lingua dos picapaus, porque cremos que a súa peculiar anatomía podería proporcionar información que nos axudaría aos investigadores para desenvolver un mellor equipo protector para a cabeza dos humanos en determinadas circunstancias.
O picapau debe pechar os ollos cando o seu pico golpea a árbore ou os seus globos oculares sairían disparados
Conmocións cerebrais nas persoas
Os petos sofren moitos golpes de gran impacto nas súas cabezas mentres furan as árbores. Teñen fortes plumas na cola e gadoupas que lles axudan a manter o equilibrio mentres a súa cabeza móvese cara ao tronco da árbore a unha velocidade aproximada de 7 metros/segundo. Logo, cando o seu peteiro golpea, as súas cabezas fréanse a aproximadamente 1.200 veces a forza de gravidade (g). Todo isto acontece sen que o paxaro sufra conmocións cerebrais ou dano cerebral.
Unha conmoción cerebral é unha forma de lesión traumática causada por golpes repetidos na cabeza. É común e ocorre con frecuencia durante deportes de contacto como o fútbol ou o hóckey. A lesión cerebral traumática repetida finalmente causa un trastorno cerebral progresivo, encefalopatía traumática crónica (CTE), que é irreversible e produce síntomas como perda de memoria, depresión, impulsividade, agresividade e comportamento suicida.
A NFL (a liga de fútbol americano estadounidense) di que as conmocións cerebrais en xogadores de fútbol ocorren a 80g. Entón, como sobreviven os petos a impactos repetidos de 1.200g sen danar o seu cerebro?
Buscamos os segredos clave da capacidade do peto para tolerar o alto impacto durante a martelada. Estudamos as microestructuras dos ósos e logo fixemos unha análise biomecánica na cabeza. O impacto da bicada na madeira ondula a cabeza, o pescozo e o corpo do ave. O picapau debe pechar os ollos cando o seu pico golpea a árbore ou os seus globos oculares sairían disparados.
Estruturas peculiares do óso do cranio e da lingua
Ao comparar os cranios de picapaus e pitos, descubrimos que os primeiros teñen adaptacións de absorción de impacto que outras aves non teñen. Isto inclúe ósos especializados do cranio, músculos do pescozo, peteiro e ósos da lingua.
Os ósos do cranio teñen unha composición química e densidade diferentes. Por exemplo, lograron unha adaptación estrutural ao aumentar a acumulación de minerais nos ósos para facelos máis ríxidos e fortes en comparación con outras aves. Sorprendentemente, o óso do cranio é moi delgado e hai menos líquido que separa o cerebro do óso do cranio que noutras aves e animais. Iso suxeriría que o cranio está adaptado para ser máis duro e máis resistente ao mesmo tempo.
Polo xeral, na ciencia dos materiais do mundo real, existe unha compensación xeral entre dureza e tenacidade. Con todo, ter materiais duros e resistentes na cabeza diminúe a cantidade de impacto transferido ao cerebro. Unha segunda diferenza é que os picapaus teñen menos líquido interno que rodea o cerebro ca outros animais grandes. Isto axuda a limitar o movemento do cerebro durante a bicada. A cantidade reducida de líquido ten un efecto análogo ao da xema dun ovo duro, que non se danará ao axitar, en comparación coa xema dun ovo cru.
Os picapaus tamén teñen un óso incrustado na lingua que lles axuda a extraer insectos das árbores. A lingua envolve a parte posterior do cranio e ancórase na parte dianteira, entre os ollos. Esta configuración permite que a lingua e o seu óso actúen como un resorte, amortecendo a forza física e as vibracións relacionadas.
Diferentes tipos de óso
A rixidez e resistencia dun óso esquelético típico débese a unha baga densa de óso compacto que encapsula un óso poroso e esponxoso. Pero o óso da lingua destes paxaros ten a estrutura oposta: unha baga flexible e un óso central máis duro. Esta configuración de dentro cara a fóra proporciona unha maior flexibilidade e pode absorber impactos e vibracións máis altos.
O noso traballo suxire que o cranio e os peculiares ósos da lingua do peto son un exemplo de estruturas resistentes ao impacto esenciais para protexer o cerebro do peto durante a bicada e martelada das árbores.
Actualmente, os biólogos e neurocientíficos están a traballar activamente no estudo do cerebro dos picapaus para ver se hai algunha evidencia patolóxica de lesións cerebrais, como o CTE en humanos. Esperamos que esta investigación revele se hai outros mecanismos de protección ou curación en xogo a nivel de tecidos ou células nos cerebros dos picapaus que, esperamos, revelarán como protexer e curar as lesións cerebrais humanas.
* Nota dos editores: a autora Joanna McKittrick, unha enxeñeira pioneira na Universidade de California San Diego e unha recoñecida experta en ciencia de materiais, faleceu o 15 de novembro de 2019, pouco despois de completar este artigo.
