Ce se întâmplă în interiorul creierului păianjenilor? / creier

Tobe de ciocănitoare downy într-o serie de staccatos de foc rapid. Nu este diferit de un burghier care se întâmplă să fie percutat și așezat pe o ramură. Păsările featherweight - cel mai mic ciocănitoare din America de Nord, măsurând mai puțin de șapte centimetri și cântărind mai puțin de o uncie de berbeci împotriva suprafețelor neînduplecate de peste și peste, ciocnind la o forță de peste 1400 g. Oamenii de știință au fost mult timp fascinați de modul în care pare să evite împărțirea durerilor de cap sau a leziunilor cerebrale debilitante.

În trecut, cercetătorii au adnotat nodurile frenetice ale ciupercilor cu camerele de oprire și scanarea oaselor. Diferitele specii de ciocănitoare au arsenale profunde de adaptări. Creierul unui ciocănitor - de mărimea unui nuc nenăscut - se odihnește ușor de pe craniu, cu puțin lichid să se strecoare înăuntru. Piscul de mică adâncime minimizează răsturnarea. Apoi este ciocul: unele specii au o ciocă superioară ușor mai lungă decât porțiunea inferioară, ceea ce permite jumătăților să lovească o țintă în momente diferite, difuzând forța de impact. Craniul pasărelor este, de asemenea, un amortizor de șoc osos, cu straturi de os compact, sandwiched între brazi spongieri.

Rezultatul acestei lucrări a fost, în esență, că ciocăneții trebuie să se descurce destul de bine pentru ei înșiși. La urma urmei, cea mai veche fosilă de ciocănitoare ajunge înapoi în jur de 25 de milioane de ani. Dacă toate aceste lovituri ar face un număr pe ele, cu siguranță ar fi redus comportamentul până acum, corect?

Aceasta a fost ipoteza, spune Peter Cummings, un neuropatolog la Universitatea de Medicina din Boston. "Dar nimeni nu sa uitat niciodată la un creier de ciocănitoare".

Când George Farah, apoi unul dintre studenții absolvenți ai lui Cummings, a făcut o jogging prin această literatură existentă, a constatat că avea tendința de a studia scenariul din punctul de vedere al geneticii, biomecanicii sau evoluției - nimeni nu a trecut pe ruta histologică. Pentru a înțelege exact ce se întâmpla acolo - și ce prejudiciu ar fi lăsat în urmă - ar fi trebuit să ajungă sub craniu și în țesut.

Nu este surprinzator ca un izvor de creiere a pasarilor este greu de trecut. "Nu poți să ieși în curte, să stai pe scaunul tău de gazon și să aștepți cu un pistol BB", spune Cummings. Cercetătorii au cerut oficialilor de stat din Massachusetts să-i dea un heads-up în cazul în care au întâlnit ciocănitoare, dar acest lucru nu a fost garantat - cine știa când ar putea apărea aceștia? Un ornitolog de stat a sugerat muzeelor de istorie naturală, care i-au luat pe Farah prin surprindere - le-a imaginat ca fiind pline de cadavre sau schelete articulate, dar nu se gândeau la specimene umede. "Știința uneori trebuie să fie ca și MacGyver: o bandă de duct și gumă de mestecat, și tu speri în cele mai bune", spune Cummings.

Farah a început să-i numească muzee la rece, iar jumătate dintre cei care-i curtau îi dădeau lumina verde. Muzeul de istorie naturală și Muzeul de la Harvard, din Chicago, au oferit exemplare din colecțiile lor, toate bătute în alcool. Farah a efectuat craniotomii, tăind o clapetă circulară ("ca o tunsoare a unui călugăr") și apoi crăpând pe placa osoasă. Din aceste creiere - pe care Cummings le descrie ca posedând "consistența unui jello care nu a fost destul de bine" - Farah a excizat mostre de 15 și 25 de microni, aproximativ o cincime din grosimea unei foi de hârtie. Cummings și Farah au publicat concluziile lor într-un nou studiu, publicat astăzi în jurnal Plus unu.

Anatomic, există o serie de diferențe între creierul ciupercilor și noginii umane: de exemplu, aceste păsări nu au cortex, sau vârfurile și văile caracteristice (gyri și sulci) care ne fac ca creierul să pară ca niște labirinți îndoiți. Dar, pentru a masura daca păsările au susținut potențiale leziuni ale creierului din prăjiturile lor de intensitate ridicată, cercetătorii au folosit o serie de pete și anticorpi pentru a testa tau, o proteină care este, de asemenea, asociată cu boala cerebrală la om.

Cercetatorii au comparat creierul ciupercilor cu felii de pui de viermi roșii, care nu prezintă comportamente de peck. (Ca un control pentru a confirma că coloranții funcționează corect, fiecare test a inclus, de asemenea, o fărâmă de creier uman donat de cineva care suferă de boala Alzheimer, care este, de asemenea, asociată cu prezența tau.)

În primul rând, au folosit o pată de argint, care evidențiază modele largi de deteriorări - Farah îl asemănă cu hainele de îmbăiat în vopsea. "Ideea era că, dacă nu vedem nimic, o să o uităm", spune Cummings. "Dacă vedem ceva, atunci vom trece la studiul histochimic". Deoarece au descoperit acumulări în opt din cele 10 creiere de ciocănitoare - și nici una în păsările de control - au trecut la oa doua analiză, anticorpi specifici pentru tau. Cercetătorii au reușit doar să efectueze această a doua analiză pe trei mostre de ciocănitoare - celelalte au degradat în acest proces. Două din cele trei creiere de ciocănitoare au prezentat dovezi de tau, în timp ce nici una dintre păsările de control nu a făcut-o.

Asta nu înseamnă că tau este cu siguranță rezultatul traumatismului provocat de pete. Tau nu semnalează neapărat o patologie: la om, uneori se acumulează cu vârsta, de exemplu, iar creierii anumitor indivizi au mai mult din ea. Dar este un indiciu că ceva ar putea să nu fie corect. Cummings nu crede că daunele cauzate de creierul ciupercilor sunt produse de vârstă - una dintre eșantioane provine dintr-o pasăre juvenilă și a arătat semne de traumă. Dar există diferite tipuri (sau izoforme) ale tau, iar unele dintre acestea sunt chiar neuroprotective, spune Cummings. "Poate că acest tau pe care-l vedem în ciocănitoare ar putea fi o altă adaptare protectoare pentru a rezista forțelor de pefting." Cummings crede că munca viitoare ar putea deveni mai granulară.

Un dezavantaj, pe care cercetătorii îl recunosc cu ușurință, este că experimentul a fost mic - doar 10 ciocănitoare. Proiectarea ar fi fost mai puternică, spune Farah, dacă ar fi separat ciocănitorii vii în grupuri experimentale și de control, permițându-le unei cohorte să-l vadă și să-i împiedice pe celălalt să facă acest lucru. Farah speră că pune bazele unei cercetări mai aprofundate. Ann McKee, neuropatolog la Scoala de Medicina a Universitatii din Boston, care studiaza leziuni cerebrale traumatice la om si nu a fost implicata in aceasta cercetare, a declarat pentru Washington Post că această lucrare este "o constatare importantă și provocatoare".

Între timp, creierele ciupercilor și presupusele lor protecții continuă să inspire proiectarea căștilor, gulerelor și a altor armuri plastice pentru sportivii umani - chiar dacă multe întrebări se întrepătrund despre ceea ce se întâmplă în interiorul acestor mici versiuni aviare.