Ce hibou barré partage une adaptation avec d'autres espèces de hiboux qui lui permet de faire pivoter sa tête de 270 degrés sans endommager les vaisseaux sanguins du cou. Photo via l'utilisateur Flickr The Rocketeer
Vous êtes-vous déjà demandé comment les hiboux peuvent tourner la tête presque tout autour?
Ils ont un réseau complexe et adaptatif de vaisseaux sanguins protecteurs qui rendent les structures dans notre cou minables - un réseau que les chercheurs ont maintenant disséqué, cartographié et illustré pour la première fois.
«Jusqu'à présent, les spécialistes de l'imagerie cérébrale comme moi, qui traitent de lésions humaines causées par des traumatismes aux artères de la tête et du cou, ont toujours été perplexes quant aux raisons pour lesquelles des mouvements de tête rapides et tordus ne laissaient pas des milliers de chouettes gisant sur le sol en forêt après un accident vasculaire cérébral. », A déclaré dans un communiqué le Dr Philippe Gailloud, neuroradiologue interventionnel chez Johns Hopkins et chercheur principal de l’étude. Une affiche décrivant ces résultats a remporté le premier prix du Défi international de visualisation des sciences et de l’ingénierie 2012, a annoncé hier le journal Science .
Les artères carotides et vertébrales dans le cou de la plupart des animaux, y compris les hiboux et les humains, sont des structures délicates et fragiles. Ils sont très susceptibles aux déchirures mineures et à l’étirement des revêtements des navires. Chez l'homme, de telles blessures peuvent être courantes: coup de fouet cervical survenu dans un accident de voiture, va-et-vient en montagnes russes, ou même une manœuvre chiropratique a mal tourné. Mais ils sont aussi dangereux. Les larmes de vaisseaux sanguins causées par des mouvements brusques de torsion produisent des caillots qui peuvent se rompre, entraînant parfois une embolie ou un accident vasculaire cérébral pouvant être fatal.
Les hiboux, en revanche, peuvent faire pivoter leur cou jusqu'à 270 degrés dans les deux sens sans endommager les vaisseaux situés sous leur tête, et ils peuvent le faire sans couper l'apport de sang à leur cerveau.
Les chercheurs Philippe Gailloud (à droite) et Fabian de Kok-Mercado (à gauche) examinent la structure osseuse et vasculaire d'un hibou décédé de causes naturelles. Photo gracieuseté de Johns Hopkins
À l'aide d'illustations médicales, de tomodensitométrie et d'angiographie, qui produisent des images aux rayons X de l'intérieur des vaisseaux sanguins, les chercheurs ont étudié la structure osseuse et vasculaire de la tête et du cou d'une douzaine de chouettes enneigées, barrées et à cornes, après leur mort naturelle. causes. Les trois espèces sont originaires des Amériques et leurs habitats s'étendent de la Terre de Feu, la pointe la plus méridionale du continent sud-américain, à la toundra arctique de l'Alaska et du Canada.
Lorsque les chercheurs ont injecté un colorant dans les artères des hiboux pour imiter le flux sanguin, puis ont manuellement retourné la tête des oiseaux, ils ont découvert des mécanismes en jeu qui contrastaient grandement avec la capacité de tête de l'homme. Les vaisseaux sanguins à la base des têtes des hiboux, juste en dessous de la mâchoire, ont continué à se dilater au fur et à mesure que le colorant entrait dans le liquide. Finalement, le liquide s'est accumulé dans de minuscules réservoirs. Nos artères ont tendance à devenir plus petites lors des rotations de la tête et ne ballonnent pas de la même manière.
Le colorant injecté dans les vaisseaux sanguins des hiboux décédés s'accumule dans de minuscules réservoirs alors que leurs têtes pivotent manuellement, une caractéristique qui permet un flux sanguin ininterrompu vers le cerveau. Image reproduite avec l'aimable autorisation de Johns Hopkins
Les chercheurs estiment que cette fonctionnalité est cruciale pour soutenir les créatures ailées les plus lourdes. Alors qu'ils tournent la tête d'avant en arrière, les réservoirs des hiboux permettent aux oiseaux de se regrouper en sang pour maintenir la fonction de leurs yeux et de leur cerveau, qui sont tous deux relativement grands comparés à la taille de leur tête. Ce réseau vasculaire interconnecté aide à minimiser les interruptions du flux sanguin.
Mais les chercheurs ont découvert que la capacité de pivotement face à face de ces chasseurs silencieux continuait à être plus complexe. Dans le cou des hiboux, l'une des principales artères alimentant le cerveau traverse des trous osseux dans les vertèbres des oiseaux. Ces cavités creuses, connues sous le nom de foramina transverses, avaient un diamètre dix fois supérieur à celui de l’artère la traversant. Les chercheurs disent que cet espace supplémentaire spacieux crée de multiples poches d'air qui amortissent l'artère et lui permettent de voyager en toute sécurité lors de mouvements de torsion.
«Chez l'homme, l'artère vertébrale épouse parfaitement les cavités creuses du cou. Mais ce n’est pas le cas chez les hiboux, dont les structures sont spécialement adaptées pour permettre une plus grande souplesse et un meilleur mouvement artériel », a déclaré le chercheur principal Fabian de Kok-Mercado dans son communiqué. De Kok-Mercado est un illustrateur médical au Howard Hughes Medical Institute du Maryland.
Cette adaptation est apparue dans 12 des 14 vertèbres du cou des hiboux. Les artères vertébrales sont entrées dans le cou plus haut que chez les autres oiseaux, introduites à la 12e vertèbre (comptées en partant du haut) au lieu de la 14e, ce qui donne aux vaisseaux plus de mou et de respirer. Les connexions de petits vaisseaux entre les artères carotides et vertébrales, appelées anastomoses, permettent au sang de circuler sans interruption dans le cerveau, même lorsque le cou de hibou est contourné dans les virages les plus extrêmes.
«Notre étude approfondie de l'anatomie du hibou résout l'un des nombreux mystères médicaux neurovasculaires intéressants sur l'adaptation des hiboux au traitement des rotations de la tête extrêmes», a déclaré de Kok-Mercado.
L'équipe étudie ensuite l'anatomie du faucon pour déterminer si d'autres espèces d'oiseaux possèdent les caractéristiques d'adaptation des hiboux pour pouvoir regarder à l'extrême gauche et à droite.
