Denne spærrede ugle deler en tilpasning med andre uglearter, der giver den mulighed for at rotere hovedet 270 grader uden at skade blodkar i nakken. Foto via Flickr-bruger The Rocketeer
Nogensinde spekuleret på, hvordan ugler kan dreje hovedet næsten hele vejen rundt?
De har et komplekst, adaptivt netværk af beskyttende blodkar, der får strukturer i halsen til at se tunge ud - et netværk, som forskere nu har dissekeret, kortlagt og illustreret for første gang.
”Indtil nu har hjerne-billedspecialister som mig, der håndterer menneskelige kvæstelser forårsaget af traumer i arterier i hovedet og nakken, altid været forundrede over, hvorfor hurtige, snoede hovedbevægelser ikke efterlod tusinder af ugler liggende døde på skovbunden fra slagtilfælde, ”Sagde Dr. Philippe Gailloud, en interventionel neuroradiolog ved Johns Hopkins og en seniorforsker i undersøgelsen, i en erklæring. En plakat, der viser disse fund, vandt førstepladsen i 2012 International Science and Engineering Visualization Challenge, meddelte tidsskriftet Science i går.
Karotis- og vertebrale arterier i nakken hos de fleste dyr, inklusive ugler og mennesker, er sarte og skrøbelige strukturer. De er meget modtagelige for mindre tårer og strækninger af karforinger. Hos mennesker kan sådanne skader være almindelige: whiplash, der opstår i en bilulykke, en frem og tilbage skurrende rutsjebane eller endda en kiropraktisk manøvre gået galt. Men de er også farlige. Blodkarstårer forårsaget af pludselige snoede bevægelser producerer blodpropper, der kan bryde af, nogle gange forårsage en emboli eller slagtilfælde, der kan vise sig dødelig.
Ugler på den anden side kan dreje deres halse op til 270 grader i begge retninger uden at skade skibene, der løber under deres hoveder, og de kan gøre det uden at afbryde blodforsyningen til deres hjerner.
Forskerne Philippe Gailloud (højre) og Fabian de Kok-Mercado (til venstre) undersøger knoglen og vaskulærstrukturen i en ugle, der døde af naturlige årsager. Foto med tilladelse fra Johns Hopkins
Ved hjælp af medicinske illustationer, CT-scanninger og angiografi, der producerer røntgenbilleder af indersiden af blodkar, studerede forskere knoglestrukturen og karstrukturen i hoveder og halse på et dusin snedækkede, spærrede og store hornede ugler efter deres død af naturlige forårsager. Alle tre arter er hjemmehørende i Amerika, hvor deres levesteder strækker sig fra Tierra del Fuego, den sydligste spids af det sydamerikanske fastland, til den arktiske tundra i Alaska og Canada.
Når forskere injicerede farvestof i uglernes arterier for at efterligne blodgennemstrømning og derefter manuelt drejede fuglenes hoveder, så de mekanismer ved spil, der kontrasterede meget med menneskers hovedvendeevne. Blodkar ved bunden af uglenes hoveder, lige under kæbenbenet, ekspanderede fortsat, efterhånden som mere af farvestoffet flød ind. Til sidst samlede væsken sig i små reservoirer. Vores arterier er tilbøjelige til at blive mindre under hovedrotationer og balloner ikke på samme måde.
Farve, der indsprøjtes i afdøde ugnes blodkar, samles i små reservoirer, når deres hoveder roteres manuelt, en funktion, der giver mulighed for uafbrudt blodstrøm til hjernen. Billed med tilladelse fra Johns Hopkins
Forskere mener, at denne funktion er afgørende for at støtte de toptunge vinger. Mens de drejer deres hoveder frem og tilbage, tillader ugleres reservoirer fuglene at samle blod for at opretholde funktionen af deres øjne og hjerne, som begge er relativt store sammenlignet med størrelsen på deres hoveder. Dette sammenkoblede vaskulære netværk hjælper med at minimere afbrydelse af blodgennemstrømningen.
Men disse tavse jægeres evne til at dreje rundt på en sving fortsatte med at være mere kompleks, fandt forskere. I uglehalser passerer en af de vigtigste arterier, der foder hjernen, gennem ben i hullerne i fuglene. Disse hule hulrum, kendt som den tværgående foraminae, var ti gange større i diameter end arterien, der passerede gennem den. Forskerne siger, at den rummelige ekstra plads skaber flere luftlommer, der dæmper arterien og giver den mulighed for at bevæge sig sikkert under vridende bevægelser.
”Hos mennesker krammer rygsøjlen den hule hulrum i nakken. Men dette er ikke tilfældet i ugler, hvis strukturer er specielt tilpasset til at give mulighed for større arteriel fleksibilitet og bevægelse, ”sagde ledende forsker Fabian de Kok-Mercado i erklæringen. De Kok-Mercado er en medicinsk illustratør ved Howard Hughes Medical Institute i Maryland.
Denne tilpasning optrådte i 12 af de 14 hvirvler i uglernes hals. Rygsøjlerne trådte ind i nakken højere end hos andre fugle, der blev introduceret ved den 12. ryghvirvel (når de tælles fra toppen) i stedet for den 14., hvilket giver fartøjerne mere slap og plads til at trække vejret. Små karforbindelser mellem carotis og vertebrale arterier, kaldet anastomoser, lod blod strømme uafbrudt til hjernen, selv når uglerne blev omdannet til de mest ekstreme vendinger.
”Vores dybdegående undersøgelse af ugle-anatomi løser et af de mange interessante neurovaskulære medicinske mysterier om, hvordan ugler har tilpasset sig til at håndtere ekstreme hovedrotationer, ” sagde de Kok-Mercado.
Dernæst studerer teamet hawk-anatomi for at finde ud af, om andre fuglearter har ugler 'adaptive egenskaber til at se langt til venstre og højre.
