Tämän videolla linnunpönttöä hakkaavan tikan aivoihin kohdistuu voimia, joita ihmisen aivot eivät kestäisi
Kommentoi
Viime keväänä kuvasin pihassani linnunpöntön suojapeltiä välillä lähes raivokkaasti hakkaavaa käpytikkaa. Kaiken lisäksi se nakutti kovaa peltiä minuuttikaupalla pitäen välillä kuitenkin lyhyitä taukoja (tutkijoiden selitys tauoille alempana). Valitettavasti en hoksannut tuolloin kirjata ylös tikan rumpukonsertin kokonaisaikaa, sillä aloin ihmetellä vasta paljon myöhemmin sen nokan iskujen voimakkuutta ja sen mahdollisia vaikutuksia sen aivoihin. Joka tapauksessa tikan pellin paukutus kesti huomattavasti kauemmin, kuin tilanteesta kuvaamani videon perusteella voisi kuvitella.
Tilanteessa ei itsessään ollut kuitenkaan mitään kovin kummallista, sillä monet meistähän ovat varmasti nähneet käpytikan hakkaavan jotain, oli se sitten puun runkoa, käpyä tai vaikka katulampun kuuppaa. Olemmepa tuolloin saattaneet miettiä sitä, miten ihmeessä tikan aivot voivat kestää vahingoittumatta jopa vuosien paukutuksen.
Asia on kiinnostanut myös tutkijoita ympäri maailmaa, ja he ovatkin tutkineet käpytikan aivoihin kohdistuvia voimia. Tällöin saadut tulokset ovat olleet melko hämmästyttäviä. On nimittäin saatu selville, että jokaisen iskun aikana tikan aivoihin kohdistuu jopa 1200-1400 g:n voima (g =kiihtymisvoima). Jopa 2000 g:stä on puhuttu. Miten siis voi olla mahdollista, että tikka selviää hommasta vahingoittamatta aivojaan, vaikka jo 60 g:n voiman tiedetään saattavan aiheuttaa ihmiselle aivotärähdyksen. Ja esim. jääkiekossa liian usein sattuvien aivotärähdysten aiheuttajina ovat olleet vielä noitakin lukuja huomattavasti pienemmät arvot.
Tämän verran ainakin tiedetään: Tikat voivat vaarantamatta terveyttään hakata puuta jopa 25 kertaa sekunnissa, jolloin sen nokkaa voi saavuttaa 25 kilometrin tuntinopeuden. Tämä saattaa tapahtua tuhansia kertoja joka päivä. Kaikesta iskun yhteydessä syntyvästä energiasta sitten 99,7 prosenttia muuttu sitten ns. deformaationergiaksi (eng. ’strain energy’), joka ohjautuu tikan vartaloon. Pään osuudeksi prosessissa jää tuolloin siis vain 0,3 prosenttia energiasta, ja siitä puolestaan enää hyvin pieni osa muuttuu lämmöksi. Siitä huolimatta aivojen lämpötila saattaa tällöin kuitenkin hetkellisesti kohota, minkä takia välttääkseen aivojensa liiallista kuumenemista takia tikan on aina hakattava puuta epäsäännölliseen tahtiin ja lyhyitä taukoja pitäen .
Ensimmäiseksi iskun ottaa tietenkin vastaan tikan nokka. Se on rakenteeltaan joustava ja koostuu kahdesta päällekkäisestä kerroksesta, joista ulompi pehmeämpi kerros peittää vain nokan kärkiosaa. Sisempi kerros on sen sijaan luuta. Ja mikä merkittävää, tikan alaleuan luu ulottuu nokan kärkiosassa pidemmälle kuin yläleuan luu. Tämän seurauksena yläleukaan kohdistuva iskuvoima siirtyy suurelta osin alaleukaan ja välittyy sitä kautta tikan kehoon eikä päähän.
Käpytikalla on terävä nokka ja pitkä kieli.
Myös pään muulla rakenteella on merkittävä osa aivoihin kohdistuvan energian vähentämisessä. Esimerkiksi samalla kun tikan aivot ovat pienet, niiden pinta-ala suhteessa painoonsa on suuri, mistä syystä niihin kohdistuva törmäysenergia hajoaa suuremmalle alueelle.
Pienuudestaan huolimatta tikan aivot kuitenkin täyttävät suurimman osan aivokopan tilavuudesta, jolloin törmäysvaiheessa aivoilla ei ole juurikaan tilaa hakkautua aivokopan luukuorta vasten. Tätä edesauttaa se, että aivoja ympäröivän aivonesteen määrä on pieni.
Toisaalta tikan aivojen asento on sellainen, että törmäysvaiheessa aivojen aivokoppaa vasten törmäävä alue on pinta-alaltaan suhteellisesti paljon suurempi kuin ihmisen aivojen vastaava alue, mistä syystä törmäysenergia jakautuu suuremmalle alueelle tikan aivoja.
Tikan aivoja ympäröivän pääkallon luu on puolestaan rakenteeltaan hyvin paksu sekä huokoinen ja siten sekin osaltaan pehmentää aivoihin kohdistuvaa iskua.
Myös tikan erikoisella kieliluulla on tässä tehtävässä mielenkiintoinen ja merkittävä osansa. Kieli näet kiinnittyy luusta ja rustosta koostuvaan erikoiseen rakenteeseen, joka alkaa tikan suusta, kiertää sitten takakautta sen pään ja kiinnittyy aivan sen silmien väliin nokan yläpuolelle. Tämä joustava kieliluu sitten imee itseensä osan törmäysenergiasta. (Linkki Youtube-videoon jolla näkyy tikan erikoisen kieliluun rakenne)
Hyvin mielenkiintoista uutta tietoa on lisäksi tuonut v. 2018 julkistettu tutkimus (PLOS One), jossa oli havaittu tikkojen aivoista löytyvän samoja tau-proteiinien kerääntymiä, joita tiedetään syntyvän myös ihmisen aivoihin useiden aivoihin kohdistuneiden iskujen seurauksena. Niiden on epäilty vahingoittavan hermojärjestelmän toimintaa, jolloin ihmisen kognitiiviset, emotionaaliset ja motoriset taidot vaarantuisivat merkittävästi. Näiden tau-proteiinien kerääntyminen on jopa liitetty Alzheimerin taudin syntyyn.
Tutkituille tikoille tau-proteiinikertymien ei kuitenkaan havaittu aiheuttaneen mitään ongelmia. Päin vastoin tutkijat itse asiassa epäilivät, että lajikehityksen seurauksena tikoilla tau-proteiinit suojelisivatkin niiden aivoja sen sijaan, että vahingoittaisivat niitä. Lisäksi nyttemmin on esitetty, että tau-proteiinit eivät myöskään lisäisi riskiä sairastua Alzheimerin tautiin vaan päinvastoin heikentäisivät sen oireita. (Plos One)
Muita lähteitä:
The Conversation, How do woodpeckers avoid brain injury?
