ทำไมสมองของนกหัวขวานถึงไม่ได้รับบาดเจ็บจากแรงกระแทก ขณะที่พวกมันเจาะต้นไม้

การใช้จะงอยปากเจาะเนื้อไม้อย่างรุนแรงนั้น ดูจะเป็นเรื่องที่อันตรายต่อการบาดเจ็บของกราม คอ และสมอง ในความรู้สึกของเรา แต่ทำไมนกหัวขวานจึงสามารถทำแบบนั้นได้ในความเร็วถึง 20 ครั้งต่อวินาทีโดยที่ไม่ได้รับบาดเจ็บใดๆ เลย?

ในมนุษย์นั้นหากสมองได้รับการกระทบกระเทือนซ้ำๆ ในที่สุดก็ทำให้เกิดความผิดปกติของสมองที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ จนเกิดเป็นโรคสมองอักเสบเรื้อรัง (CTE) ซึ่งไม่สามารถรักษาให้กลับคืนสภาพเดิมได้ และส่งผลให้เกิดอาการอื่นตามมา เช่น การสูญเสียความจำ ซึมเศร้า สับสน ก้าวร้าว หรือมีพฤติกรรมทำร้ายตัวเองได้

นกหัวขวานมักจะอาศัยอยู่ในป่าทึบทั่วโลก ยกเว้นในทวีปออสเตรเลีย และมีความสามารถพิเศษในการใช้ปากของมันเจาะเข้าไปในต้นไม้ให้เป็นรูเพื่อหาอาหารอย่างหนอนด้วงและแมลงต่างๆ จนหลายคนอาจสงสัยว่ามันไม่รู้สึกอะไรบ้างเลยหรือ? โชคดีที่เรามีนักชีววิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับกระดูก ผิวหนัง ขน และเปลือกแข็งในธรรมชาติ

พวกเขาได้ศึกษากะโหลก และโครงสร้างกระดูกของนกเหล่านี้ เพราะพวกเขาคิดว่าโครงสร้างทางกายภาพของพวกมันจะช่วยให้มนุษย์ทำความเข้าใจและสามารถนำมาปรับใช้กับการศึกษาที่จะช่วยป้องกันการบาดเจ็บของศีรษะมนุษย์ได้ด้วย

นกชนิดนี้มีความอดทนต่อแรงกระแทกได้สูงมาก ขนหางที่แข็งแรง และกรงเล็บนั้นมีส่วนสำคัญที่ทำให้ทรงตัวได้อย่างมั่นคงขณะที่หัวของมันเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วถึง 7 เมตรต่อวินาทีเลยทีเดียว

คำตอบคือโครงสร้างทางร่างกายที่ทำงานสอดคล้องกันนั่นเอง

จากการเปรียบเทียบระหว่างกะโหลกของนกหัวขวานกับไก่ พบว่ากะโหลกนกหัวขวานมีลักษณะพิเศษที่ช่วยให้ดูดซับแรงกระแทกได้ดี รวมถึงกล้ามเนื้อคอ จะงอยปาก และกระดูกลิ้นก็มีส่วนช่วยด้วยเช่นกัน โดยทั่วไปกระดูกกะโหลกศีรษะของนกแต่ละชนิดจะมีองค์ประกอบทางเคมีและความหนาแน่นต่างกันไป อันเนื่องมาจากการสะสมแร่ธาตุบางประเภทเพื่อให้กระดูกมีความแข็งแรง

--- ---

กะโหลกของนกหัวขวานมีความบางมาก และมีส่วนที่เป็นของเหลวที่กั้นอยู่ระหว่างสมองกับกระดูกน้อย ซึ่งทำให้กะโหลกของมันทั้งแข็งแกร่ง ทนทาน และมีขนาดพอดีกับเนื้อสมอง ซึ่งช่วยจำกัดการเคลื่อนที่ของสมอง

แม้ว่าจะมีวัสดุสังเคราะห์มากมายที่มีคุณสมบัติทั้งแข็งและเหนียวก็ตาม แต่ก็ยากที่เราจะนำมาใช้กับมนุษย์ เพราะมันเป็นเรื่องของกายภาพภายในกะโหลก ภายในศีรษะที่อยู่รอบๆ สมองของมนุษย์นั้นมีของเหลวมากกว่านกหัวขวาน ซึ่งทำให้เนื้อสมองของเราเคลื่อนที่ได้มากกว่าสมองของพวกมัน และสามารถเกิดการกระแทกกับกระดูกเองได้ง่ายกว่า

นอกจากนี้นกหัวขวานยังมีกระดูกที่คอยบังคับลิ้นยาวๆ ที่ใช้ในการดึงอาหารออกจากรูด้วย ซึ่งหากมันไม่ได้ใช้งาน ลิ้นจะถูกเก็บไว้ด้านหลังกะโหลกศีรษะและระหว่างตาทั้งสองข้างซึ่งทำหน้าที่เหมือนสปริงในการรองรับแรงสั่นสะเทือนขณะเจาะ

ยิ่งไปกว่านั้นความพรุนคล้ายฟองน้ำของกระดูกกะโหลกที่ตรงข้ามกับกระดูกลิ้นที่ทั้งยืดหยุ่นและแข็งกว่าทำให้เสริมประสิทธิภาพในการลดแรงกระแทกได้มากขึ้นอีก

แม้ว่าเราจะไม่สามารถมีโครงสร้างกระดูกเหมือนกับนกหัวขวานได้ แต่อย่างน้อยการศึกษานี้อาจช่วยให้เราค้นพบวิธีการในการปกป้องหรือรักษาอาการบาดเจ็บทางสมองได้ในอนาคต

ที่มา the conversation

(3340)