Esta lechuza común comparte una adaptación con otras especies de lechuzas que le permite girar su cabeza 270 grados sin dañar los vasos sanguíneos del cuello. Foto vía el usuario de Flickr The Rocketeer.
¿Alguna vez se preguntó cómo los búhos pueden voltear la cabeza casi por completo?
Tienen una red compleja y adaptativa de vasos sanguíneos protectores que hacen que las estructuras en nuestros cuellos se vean débiles, una red que los investigadores ahora han diseccionado, mapeado e ilustrado por primera vez.
"Hasta ahora, los especialistas en imágenes cerebrales como yo, que se ocupan de las lesiones humanas causadas por un traumatismo en las arterias de la cabeza y el cuello, siempre se han preguntado por qué los movimientos rápidos y retorcidos de la cabeza no dejaron a miles de búhos muertos en el suelo del bosque por un accidente cerebrovascular ", Dijo el Dr. Philippe Gailloud, un neurorradiólogo intervencionista de Johns Hopkins e investigador principal del estudio, en un comunicado. Un cartel que representa estos hallazgos ganó el primer lugar en el Desafío Internacional de Visualización de Ciencia e Ingeniería 2012, anunció ayer la revista Science .
Las arterias carótidas y vertebrales en el cuello de la mayoría de los animales, incluidos los búhos y los humanos, son estructuras delicadas y frágiles. Son altamente susceptibles a rasgaduras menores y tramos de revestimientos de vasos. En los humanos, tales lesiones pueden ser comunes: latigazo cervical sufrido en un accidente automovilístico, una montaña rusa de ida y vuelta o incluso una maniobra quiropráctica que salió mal. Pero también son peligrosos. Las roturas de los vasos sanguíneos causadas por movimientos repentinos de torsión producen coágulos que pueden desprenderse, a veces causando una embolia o accidente cerebrovascular que podría resultar fatal.
Los búhos, por otro lado, pueden rotar sus cuellos hasta 270 grados en cualquier dirección sin dañar los vasos que corren debajo de sus cabezas, y pueden hacerlo sin cortar el suministro de sangre a sus cerebros.
Los investigadores Philippe Gailloud (derecha) y Fabian de Kok-Mercado (izquierda) examinan el hueso y la estructura vascular de un búho que murió por causas naturales. Foto cortesía de Johns Hopkins.
Utilizando ilustraciones médicas, tomografías computarizadas y angiografía, que produce imágenes de rayos X del interior de los vasos sanguíneos, los investigadores estudiaron la estructura ósea y la estructura vascular en la cabeza y el cuello de una docena de búhos nevados, con barrotes y grandes cuernos después de su muerte por la naturaleza. causas Las tres especies son nativas de América, sus hábitats se extienden desde Tierra del Fuego, el extremo más meridional del continente sudamericano, hasta la tundra ártica de Alaska y Canadá.
Cuando los investigadores inyectaron tinte en las arterias de los búhos para imitar el flujo sanguíneo y luego voltearon manualmente las cabezas de las aves, vieron mecanismos en juego que contrastaban en gran medida con la capacidad de girar la cabeza de los humanos. Los vasos sanguíneos en la base de las cabezas de los búhos, justo debajo de la mandíbula, se expandieron a medida que fluía más tinte. Eventualmente, el líquido se acumuló en pequeños depósitos. Nuestras arterias tienden a achicarse durante las rotaciones de la cabeza y no se hinchan de la misma manera.
El tinte inyectado en los vasos sanguíneos de los búhos fallecidos se acumula en pequeños reservorios a medida que sus cabezas se giran manualmente, una característica que permite un flujo sanguíneo ininterrumpido al cerebro. Imagen cortesía de Johns Hopkins.
Los investigadores creen que esta característica es crucial para apoyar a las criaturas aladas más pesadas. Mientras tuercen sus cabezas de un lado a otro, los reservorios de los búhos permiten que las aves acumulen sangre para mantener la función de sus ojos y cerebro, que son relativamente grandes en comparación con el tamaño de sus cabezas. Esta red vascular interconectada ayuda a minimizar la interrupción del flujo sanguíneo.
Pero la capacidad de estos cazadores silenciosos de cabeza a cabeza continuó siendo más compleja, encontraron los investigadores. En el cuello de los búhos, una de las principales arterias que alimentan el cerebro pasa a través de agujeros óseos en las vértebras de las aves. Estas cavidades huecas, conocidas como agujeros transversales, eran diez veces más grandes en diámetro que la arteria que las atraviesa. Los investigadores dicen que el espacio extra espacioso crea múltiples bolsas de aire que amortiguan la arteria y le permiten viajar de manera segura durante los movimientos de torsión.
“En los humanos, la arteria vertebral realmente abraza las cavidades huecas en el cuello. Pero este no es el caso de los búhos, cuyas estructuras están especialmente adaptadas para permitir una mayor flexibilidad y movimiento arterial ", dijo el investigador principal Fabian de Kok-Mercado en el comunicado. De Kok-Mercado es un ilustrador médico en el Instituto Médico Howard Hughes en Maryland.
Esta adaptación apareció en 12 de las 14 vértebras en el cuello de los búhos. Las arterias vertebrales entraron en sus cuellos más arriba que en otras aves, introducidas en las vértebras 12 (contadas desde la parte superior) en lugar de las 14, lo que les da a los vasos más holgura y espacio para respirar. Las pequeñas conexiones de vasos entre las arterias carótidas y vertebrales, llamadas anastomosis, permiten que la sangre fluya ininterrumpidamente hacia el cerebro, incluso cuando el cuello de los búhos se contorsionó en los giros y vueltas más extremos.
"Nuestro estudio en profundidad de la anatomía del búho resuelve uno de los muchos misterios médicos neurovasculares interesantes de cómo los búhos se han adaptado para manejar las rotaciones extremas de la cabeza", dijo de Kok-Mercado.
Lo siguiente para el equipo es estudiar la anatomía del halcón para descubrir si otras especies de aves poseen las características adaptativas de los búhos para mirar hacia la izquierda y la derecha.
