Сотрудники Университета Джонса Хопкинса (Балтимор) выяснили, каким образом совы могут поворачивать голову почти на 270 градусов и при этом не перекрывать приток крови к мозгу и не повреждать кровеносные сосуды шеи.
Группа учёных под руководством Фабиана де Кок-Меркадо (Fabian de Kok-Mercado) проанализировала анатомические особенности дюжины птиц. Ученые исследовали костную структуру и кровеносную систему полярных и больших ушастых сов, а также пёстрых неясытей. Чтобы повысить информативность рентгеновских снимков, в сосуды было введено специальное контрастное вещество. После этого сосуды были тщательно препарированы, отсканированы и зарисованы для детального анализа.
При помощи ангиографии и КТ-сканирования выяснили, что и в скелете, и в кровеносной системе сов есть несколько особенностей, предотвращающих травмирование головы при резких поворотах. «Сонная и позвоночная артерии у большинства животных, в том числе у сов и людей, очень хрупкие и чувствительны даже к минимальному воздействию», - говорит один из участников исследования, доктор Филипп Гайю (Philippe Gailloud), доцент Отделения радиологии Медицинской школы при Университете Джонcа Хопкинса. «Поэтому специалисты по человеческим травмам, вызванным повреждениями шеи и головы, всегда удивлялись, почему леса не усыпаны тысячами мертвых сов».
У человека резкое вращение головы способно вызвать растяжение сосудов и образование тромбов, которые, оторвавшись, могут привести к смерти или инсульту. Учёные говорят, что такие травмы часто возникают при автомобильных авариях, а также после неудачных визитов к мануальным терапевтам или посещений «американских горок».
Первое интересное наблюдение ждало ученых, когда они ввели контрастное вещество в артерии совы, имитировавшее поток крови, и повернули голову вручную. Кровеносные сосуды в основании головы, находящиеся под челюстной костью, оказались очень эластичными, расширяясь по мере поступления дополнительных порций крови. У человека подобной эластичности не наблюдается. Такие резервуары позволяют накапливать достаточный объём крови, чтобы питать мозг во время поворота головы. Поддерживать постоянный кровяной поток помогает еще и разветвлённая сеть более мелких кровеносных сосудов.
Следующей анатомической особенностью, отмеченной учёными, стал относительный размер отверстий в поперечных отростках шейных позвонках совы, через которые проходит одна из основных артерий, питающих мозг. Эти отверстия примерно в 10 раз больше в диаметре, чем сама позвоночная артерия. Таким образом, образуется много свободного места, и артерия не пережимается при повороте головы. У человека артерия буквально зажата позвонками, а широкие отверстия 12 из 14 шейных позвонков сов дает им бо́льшую свободу движений.
Кроме того, исследователи выяснили, что позвоночная артерия сов входит в поперечные отверстия через двенадцатый позвонок, а не через четырнадцатый - выше, чем у остальных птиц. Это тоже обеспечивает дополнительную гибкость при поворотах головы.
Еще одним открытием Кок-Меркадо и Гайю в анатомии сов стал так называемый анастомоз – множественные соединения между сонной и позвоночной артериями в виде более мелких кровеносных сосудов, которые позволяют регулировать поток крови. У взрослых людей подобного не наблюдается. В частности, свободная троичная артерия, представляющая собой одну из подобных перемычек, позволяет крови непосредственно проникать к мозгу совы, даже если основной путь перекрыт резким разворотом шеи.
Это работа заняла первое место в категории «Постеры и графика» конкурса «International Science & Engineering Visualization Challenge 2012», проводимого Национальным научным фондом США. Теперь, изучив строение шеи сов, учёные планируют исследовать анатомию ястребов, чтобы разобраться, есть ли у других птиц механизмы, позволяющие беспрепятственно вращать головой.
