Durante mucho tiempo se ha considerado que el cráneo del pájaro carpintero sirve de amortiguador que minimiza la dañina desaceleración de su cerebro al impactar contra los árboles. Sin embargo, esta hipótesis es paradójica, ya que cualquier absorción o disipación de la energía cinética de la cabeza por parte del cráneo probablemente perjudicaría el rendimiento de martilleo del ave y, por tanto, es poco probable que haya evolucionado por selección natural. Una nueva investigación demuestra que el cráneo del pájaro carpintero se utiliza como un martillo rígido para mejorar el rendimiento del picoteo, y no como un sistema de absorción de impactos para proteger el cerebro.

Van Wassenbergh et al. descubrieron que las cabezas de los pájaros carpinteros se comportan de forma muy rígida durante los impactos de picoteo. Crédito de la imagen: Van Wassenbergh et al., doi: 10.1016/j.cub.2022.05.052.

Van Wassenbergh et al. descubrieron que las cabezas de los pájaros carpinteros se comportan de forma muy rígida durante los impactos de picoteo. Crédito de la imagen: Van Wassenbergh et al., doi: 10.1016/j.cub.2022.05.052.

El fuerte impacto del pico y la brusca desaceleración asociada de las cabezas de los pájaros carpinteros cuando golpean los árboles para alimentarse y anidar, o cuando tamborilean para comunicarse entre especies ha intrigado durante mucho tiempo a los científicos que se preguntan cómo protegen estas aves su cerebro contra las lesiones.

Cuando una cabeza en movimiento golpea un objeto inmóvil, la repentina desaceleración de la cabeza provoca compresiones en el lugar de impacto del cerebro y expansiones en la parte posterior, lo que puede dañar las neuronas y causar disfunciones.

Una forma directa de disminuir estas deceleraciones perjudiciales (es decir, los choques) del cerebro es absorber o disipar la energía cinética de la cabeza durante el impacto en un material flexible situado entre el cerebro y el lugar del impacto, como, por ejemplo, en los airbags o los cascos de bicicleta.

Esta disminución de los impulsos de choque es fundamentalmente diferente de otros tipos de adaptaciones de protección, como las armaduras de cuerpo rígido que soportan altas fuerzas locales.

Dado que el estilo de vida de los pájaros carpinteros somete inevitablemente a estas aves a altas deceleraciones de la cabeza, múltiples estudios han buscado adaptaciones relacionadas con la absorción de impactos dentro del sistema musculoesquelético craneal de los pájaros carpinteros.

El hueso esponjoso del cráneo del pájaro carpintero, que está particularmente bien desarrollado en la región frontal del cráneo, ha sido identificado como un candidato principal para la absorción de impactos.

La energía del impacto también podría ser absorbida a través de la contracción de los músculos protractores del cuádriceps y de la parte inferior del pico si el pico inferior es empujado en relación con el cráneo al impactar con un árbol.

A pesar de la falta de pruebas de una absorción de impactos biológicamente significativa durante el picoteo en los pájaros carpinteros, los ingenieros de materiales y herramientas de absorción de impactos, como los cascos, han utilizado la morfología de los pájaros carpinteros como fuente de inspiración.

Sin embargo, estas hipótesis sobre la absorción de impactos por el sistema musculoesquelético del cráneo no sólo no se han probado en una situación natural, sino que también son controvertidas.

La razón de esta controversia es la aparente paradoja de absorber el choque que el pájaro carpintero quiere impartir al árbol. En otras palabras, si el pico absorbiera gran parte de su propio impacto, el desafortunado pájaro tendría que golpear aún más fuerte.

«Analizando vídeos de alta velocidad de tres especies de pájaros carpinteros, descubrimos que los pájaros carpinteros no absorben el choque del impacto con el árbol», dijo el autor principal, el Dr. Sam Van Wassenbergh, investigador de la Universiteit Antwerpen.

Para el estudio, Van Wassenbergh y sus colegas capturaron vídeos de alta velocidad de seis individuos de tres especies de pájaros carpinteros (Dryocopus martius, Dryocopus pileatusy Dendrocopos major) mantenidos en pajareras mientras martilleaban la madera.

Los investigadores cuantificaron las deceleraciones por impacto durante el picoteo en las tres especies.

A continuación, utilizaron los datos para construir modelos biomecánicos, que les llevaron a la conclusión de que cualquier amortiguación del cráneo sería desventajosa para las aves.

Pero si sus cráneos no actúan como amortiguadores, ¿el furioso picoteo pone en riesgo sus cerebros? Resulta que no es así.

Aunque el choque de desaceleración de cada picotazo supera el umbral conocido de una conmoción cerebral en monos y humanos, los cerebros más pequeños de los pájaros carpinteros pueden soportarlo.

«Los pájaros carpinteros podrían cometer un error, por ejemplo, si picotearan un metal a toda potencia», dijo el Dr. Van Wassenbergh.

«Pero su picoteo habitual en los troncos de los árboles suele estar muy por debajo del umbral para causar una conmoción cerebral, incluso sin que sus cráneos actúen como cascos protectores».

«La ausencia de absorción de impactos no significa que sus cerebros estén en peligro durante los impactos aparentemente violentos».

«Incluso los choques más fuertes de los más de 100 picotazos que se analizaron deberían seguir siendo seguros para los cerebros de los pájaros carpinteros, ya que nuestros cálculos mostraron cargas cerebrales inferiores a las de los humanos que sufren una conmoción cerebral.»

Los hallazgos refutan la teoría largamente sostenida de la absorción de los choques, que se ha popularizado en los medios de comunicación, los libros y los zoológicos, entre otros.

«Desde un punto de vista evolutivo, los hallazgos pueden explicar por qué no hay pájaros carpinteros con cabezas y músculos del cuello mucho más grandes», dijo el Dr. Van Wassenbergh.

«Aunque un pájaro carpintero más grande podría dar picotazos más potentes, las conmociones cerebrales probablemente les causarían grandes problemas».

Los resultados se publicaron en la revista Current Biology.

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Sam Van Wassenbergh et al. Los pájaros carpinteros minimizan la absorción craneal de los golpes. Biología actual, publicado en línea el 14 de julio de 2022; doi: 10.1016/j.cub.2022.05.052

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