Diese abgehaltene Eule teilt eine Anpassung mit anderen Eulenarten, die es ihr ermöglicht, ihren Kopf um 270 Grad zu drehen, ohne die Blutgefäße im Nacken zu beschädigen. Foto über Flickr-Benutzer The Rocketeer
Überhaupt sich wundern, wie Eulen ihre Köpfe fast vollständig herum drehen können?
Sie verfügen über ein komplexes, anpassungsfähiges Netzwerk von schützenden Blutgefäßen, durch das die Strukturen in unserem Nacken mager aussehen - ein Netzwerk, das Forscher jetzt erstmals seziert, kartiert und illustriert haben.
„Bisher waren Spezialisten für Hirnbildgebung wie ich, die sich mit Verletzungen von Menschen aufgrund von Verletzungen von Kopf- und Halsarterien befassen, immer verwundert darüber, warum durch schnelle, verdrehte Kopfbewegungen nicht Tausende von Eulen nach einem Schlaganfall tot auf dem Waldboden lagen ", Sagte Dr. Philippe Gailloud, interventioneller Neuroradiologe bei Johns Hopkins und leitender Forscher der Studie, in einer Erklärung. Ein Poster mit diesen Ergebnissen belegte 2012 den ersten Platz bei der International Science and Engineering Visualization Challenge, wie die Fachzeitschrift Science gestern mitteilte.
Die Halsschlag- und Wirbelarterien der meisten Tiere, einschließlich Eulen und Menschen, sind empfindliche und zerbrechliche Strukturen. Sie sind sehr anfällig für kleine Risse und Ausdehnungen der Gefäßauskleidung. Beim Menschen können solche Verletzungen häufig sein: Schleudertrauma bei einem Autounfall, eine Achterbahnfahrt mit hin und her oder sogar ein falsches Manöver in der Chiropraktik. Sie sind aber auch gefährlich. Blutgefäßrisse, die durch plötzliche Drehbewegungen verursacht werden, führen zu Gerinnseln, die abbrechen können und manchmal eine Embolie oder einen Schlaganfall verursachen, der sich als tödlich erweisen kann.
Eulen hingegen können ihre Hälse um bis zu 270 Grad in beide Richtungen drehen, ohne die unter ihren Köpfen verlaufenden Gefäße zu beschädigen, und sie können dies tun, ohne die Blutversorgung ihres Gehirns zu unterbrechen.
Die Forscher Philippe Gailloud (rechts) und Fabian de Kok-Mercado (links) untersuchen die Knochen- und Gefäßstruktur einer Eule, die an natürlichen Ursachen gestorben ist. Foto mit freundlicher Genehmigung von Johns Hopkins
Mithilfe medizinischer Abbildungen, CT-Scans und Angiographie, die Röntgenbilder des Inneren von Blutgefäßen erzeugen, untersuchten die Forscher die Knochenstruktur und die Gefäßstruktur in den Köpfen und Hälsen von einem Dutzend schneebedeckter, gesperrter und Virginia-Uhu nach ihrem Tod durch natürliche Tiere Ursachen. Alle drei Arten sind auf dem amerikanischen Kontinent beheimatet. Ihre Lebensräume erstrecken sich von Feuerland, der südlichsten Spitze des südamerikanischen Festlandes, bis zur arktischen Tundra von Alaska und Kanada.
Als die Forscher Farbstoff in die Arterien der Eulen injizierten, um die Durchblutung zu imitieren, und dann die Köpfe der Vögel manuell drehten, sahen sie Mechanismen im Spiel, die sich stark von der Fähigkeit des Menschen zum Drehen des Kopfes unterschieden. Die Blutgefäße an der Basis der Eulenköpfe, direkt unter dem Kieferknochen, dehnten sich weiter aus, als mehr Farbe einströmte. Schließlich sammelte sich die Flüssigkeit in winzigen Behältern. Unsere Arterien neigen dazu, sich bei Kopfdrehungen zu verkleinern und nicht auf die gleiche Weise aufzublähen.
Farbstoff, der in die Blutgefäße verstorbener Eulen injiziert wird, sammelt sich in winzigen Reservoirs, während ihre Köpfe manuell gedreht werden. Dies ermöglicht einen ungestörten Blutfluss zum Gehirn. Mit freundlicher Genehmigung von Johns Hopkins
Forscher glauben, dass diese Funktion für die Unterstützung der kopflastigen geflügelten Kreaturen von entscheidender Bedeutung ist. Während sie ihre Köpfe hin und her drehen, ermöglichen die Eulenreservoire den Vögeln, Blut zu sammeln, um die Funktion ihrer Augen und ihres Gehirns aufrechtzuerhalten, die beide im Vergleich zu der Größe ihrer Köpfe relativ groß sind. Dieses miteinander verbundene Gefäßnetz hilft, die Unterbrechung des Blutflusses zu minimieren.
Die Fähigkeit der stillen Jäger, sich mit dem Kopf nach vorne zu drehen, war jedoch nach wie vor komplexer, stellten die Forscher fest. In den Hälsen der Eulen verläuft eine der Hauptarterien, die das Gehirn ernähren, durch knöcherne Löcher in den Wirbeln der Vögel. Diese Hohlräume, die als Querforaminae bekannt sind, hatten einen zehnmal größeren Durchmesser als die durch sie verlaufende Arterie. Die Forscher sagen, dass der geräumige zusätzliche Raum mehrere Lufteinschlüsse schafft, die die Arterie abfedern und es ihr ermöglichen, sich bei Drehbewegungen sicher fortzubewegen.
„Beim Menschen schmiegt sich die Wirbelarterie wirklich an die Hohlräume im Nacken. Dies ist jedoch bei Eulen nicht der Fall, deren Strukturen speziell angepasst wurden, um eine größere Flexibilität und Bewegung der Arterien zu ermöglichen “, sagte der leitende Forscher Fabian de Kok-Mercado in der Erklärung. De Kok-Mercado ist ein medizinischer Illustrator am Howard Hughes Medical Institute in Maryland.
Diese Anpassung trat bei 12 der 14 Wirbel im Hals der Eulen auf. Die Wirbelarterien drangen höher in den Hals ein als bei anderen Vögeln. Sie wurden an den 12. Wirbeln (von oben gezählt) anstelle der 14. eingeführt, wodurch die Gefäße lockerer und freier atmen können. Kleine Gefäßverbindungen zwischen den Halsschlag- und Wirbelarterien, sogenannte Anastomosen, ließen das Blut ungehindert zum Gehirn fließen, selbst wenn der Hals der Eulen in die extremsten Drehungen und Wendungen geraten war.
"Unsere eingehende Untersuchung der Eulenanatomie löst eines der vielen interessanten neurovaskulären medizinischen Rätsel, wie sich Eulen an extreme Kopfdrehungen angepasst haben", sagte de Kok-Mercado.
Als nächstes untersucht das Team die Anatomie der Falken, um herauszufinden, ob andere Vogelarten die Anpassungsfunktionen der Eulen besitzen, um ganz nach links und rechts zu schauen.
