Эта зарешеченная сова обладает адаптацией к другим видам совы, которая позволяет ей поворачивать голову на 270 градусов, не повреждая кровеносные сосуды в шее. Фото от пользователя Flickr The Rocketeer
Вы когда-нибудь задумывались над тем, как совы могут поворачивать головы почти везде?
У них есть сложная, адаптивная сеть защитных кровеносных сосудов, которые делают структуры в наших шеях маленькими - сеть, которую исследователи уже проанализировали, картировали и иллюстрировали впервые.
«До сих пор такие специалисты по визуализации мозга, как я, которые занимаются травмами людей, вызванными травмой артерий в голове и шее, всегда были озадачены тем, почему быстрые, изгибающие движения головы не оставляли тысячи сов не лежать мертвыми на полу леса от удара », - сказал доктор Филипп Гайоуд, интервенционный нейрорадиолог в Johns Hopkins и старший исследователь исследования, в своем заявлении. Вчера журнал Science объявил, что плакат с изображением этих результатов занял первое место в международном конкурсе визуализации науки и техники 2012 года.
Сонные и позвоночные артерии на шее большинства животных, включая сов и людей, представляют собой тонкие и хрупкие структуры. Они очень восприимчивы к незначительным разрывам и растяжкам облицовки сосудов. У людей такие травмы могут быть обычным явлением: хлыст, случившийся в автомобильной аварии, движение вперед и назад покатых горок или даже неудачный маневр хиропрактики. Но они также опасны. Слезы кровеносных сосудов, вызванные внезапными скручивающими движениями, приводят к образованию сгустков, которые могут разрываться, иногда вызывая эмболию или инсульт, которые могут оказаться смертельными.
Совы, с другой стороны, могут поворачивать свои шеи до 270 градусов в любом направлении, не повреждая сосуды, проходящие под их головами, и они могут делать это, не прерывая кровоснабжение своего мозга.
Исследователи Филипп Гайо (справа) и Фабиан де Кок-Меркадо (слева) исследуют костную и сосудистую структуру совы, которая умерла от естественных причин. Фото любезно предоставлено Джонсом Хопкинсом
Используя медицинские иллюзии, компьютерную томографию и ангиографию, которые позволяют получать рентгенограммы внутренних органов кровеносных сосудов, исследователи изучили структуру кости и сосудистую структуру в головках и шеях дюжины снежных, закрытых и больших рогатых сов после их смерти от естественных вызывает. Все три вида родом из Америки, их среда обитания простирается от Огненной Земли, самой южной оконечности южноамериканского материка, до арктической тундры Аляски и Канады.
Когда исследователи вводили краску в артерии сов, чтобы имитировать кровоток, а затем вручную поворачивали головы птиц, они видели механизмы, которые сильно контрастировали с способностью человека поворачивать голову. Кровеносные сосуды у основания голов сов, чуть ниже челюстной кости, продолжали расширяться, по мере того, как в них вливалось больше красителя. В конце концов жидкость скопилась в крошечные резервуары. Наши артерии имеют тенденцию уменьшаться во время вращений головы и не раздуваются таким же образом.
Краска, введенная в кровеносные сосуды покойных сов, в крошечных резервуарах, когда их головы вращаются вручную, - функция, которая обеспечивает непрерывный приток крови к мозгу. Изображение предоставлено Джонсом Хопкинсом
Исследователи полагают, что эта функция имеет решающее значение для поддержки крылатых существ с тяжелыми крыльями. В то время как они крутят свои головы назад и вперед, резервуары сов позволяют птицам объединять кровь, чтобы поддержать функцию их глаз и мозга, которые оба относительно велики по сравнению с размером их голов. Эта взаимосвязанная сосудистая сеть помогает минимизировать прерывание кровотока.
Но, как выяснили исследователи, способность этих молчаливых охотников «вертеться» продолжала быть более сложной. В шеях сов одна из главных артерий, питающих мозг, проходит через костные отверстия в позвонках птиц. Эти полые полости, известные как поперечные отверстия, были в десять раз больше в диаметре, чем проходящая через них артерия. Исследователи говорят, что просторное дополнительное пространство создает множество воздушных карманов, которые смягчают артерию и позволяют ей безопасно перемещаться во время скручивающих движений.
«У людей позвоночная артерия действительно обнимает полые полости в шее. Но это не относится к совам, чьи структуры специально приспособлены для обеспечения большей гибкости и движения артерий », - сказал ведущий исследователь Фабиан де Кок-Меркадо. Де Кок-Меркадо - медицинский иллюстратор в Медицинском институте Говарда Хьюза в Мэриленде.
Эта адаптация появилась у 12 из 14 позвонков в шеях сов. Позвоночные артерии вошли в шею выше, чем у других птиц, введены у 12-го позвонка (если считать сверху) вместо 14-го, что дает сосудам больше расслабленности и пространства для дыхания. Небольшие сосудистые соединения между сонной и позвоночной артериями, называемые анастомозами, позволяют кровотоку бесперебойно поступать в мозг, даже когда шеи сов были искривлены в самые крайние повороты.
«Наше глубокое исследование анатомии сов разрешает одну из многих интересных нервно-сосудистых медицинских загадок о том, как совы адаптировались к экстремальным поворотам головы», - сказал де Кок-Меркадо.
Затем команда изучает анатомию ястреба, чтобы выяснить, обладают ли другие виды птиц адаптивными характеристиками сов для того, чтобы смотреть далеко влево и вправо.
