1. Чому не болить голова у дятла Людей, можна сказати, віками мучила загадка: як дятли не сходять з...
2. Чому не болить голова у дятла

Чому не болить голова у дятла

Людей, можна сказати, віками мучила загадка: як дятли не сходять з розуму, цілими днями довбаючи дерева? І ось вчені нарешті розшифрували механізм запобігання мозку у цих дивовижних птахів. Чи можна використовувати дане відкриття при створенні засобів безпеки для людини - наприклад, в конструкції автомобілів?

Фото: AP

Дятел, справді, судячи з усього, ніколи не страждає головними болями. І струсів мозку у нього теж не буває. Довгий час вчені не могли зрозуміти - як йому це вдається. Адже встановлено, що дятел довбає тверду поверхню зі швидкістю 20 ударів в секунду, докладаючи силу, в 1,2 тисячі разів перевищує силу тяжіння Землі. Для порівняння - це одно силі удару об поверхню Землі реактивного літака, що врізався в неї на повній швидкості. Ніхто з людей не вижив би після такого страшного удару. А дятла все дарма, кожен день він добровільно піддає себе цим жахливим перевантажень і нічого - живий, здоровий і веселий.

Вперше повністю розшифрувати механізм запобігання голови дятла від струсу вдалося двом американським вченим, Айвану Швоб з Каліфорнійського університету в Девісі та Філіпу Мею з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, які в 2006 році отримали за це відкриття Ігнобелівської премію (це премія, яку вчені отримують за "відкриття, що викликають спочатку лише сміх, а потім змушують замислитися"; в світі науки ця премія не менш популярна, ніж Нобелівська). Біологи досліджували цей механізм на прикладі златолобого дятла (Melanerpes aurifrons), що мешкає в лісах США, однак вважають, що, мабуть, така система безпеки властива всім представникам дятлоподібних (Piciformes).

Отже, чому ж дятел не отримує струс мозку. По-перше, тому, що його надтвердих дзьоб вдаряє в стовбур строго перпендикулярно поверхні останнього, не згинається і не вібрує від удару. Це забезпечує скоординована робота шийних м'язів - при "довбальними" роботах діють лише ті м'язи, які відповідають за рух голови вперед-назад, а ті, які здійснюють бічні руху шиї, не діють. Тобто дятел чисто фізично не може відхилитися від обраного курсу.

Крім того, черепну коробку цього птаха і її мозок відокремлює лише тонкий шар внутрішньочерепної рідини, що не дозволяє вібрацій набрати достатньо сили для небезпечного впливу на мозок. Крім того, ця рідина досить в'язка, тому відразу ж гасить всі виникаючі від удару хвилі, здатні пошкодити найважливіший нервовий центр.

Читайте також: Василіск навчить людини ходити по воді?

Фото: AP

Також важливу роль у захисті мозку від струсів грає гіоід - найважливіший елемент під'язикової кістки птахів, який сам по собі є скоріше хрящем, ніж справжньою кістковою тканиною. У дятлів він надзвичайно розвинений, досить великий і протяжен, розташовується не тільки в глотці (як у ссавців), а заходить і в носоглотку, обернувшись перед цим навколо черепа. Тобто всередині черепної коробки у цього птаха є додатковий пружний амортизатор.

Крім того, як показало дослідження внутрішньої будови черепних кісток дятла, майже всі вони містять губчасту пористу тканину, яка є додатковим амортизатором. В цьому відношенні череп дятла скоріше схожий на такий у пташеняти, ніж у дорослої птиці (у якій частка губчастого речовини в кістках надзвичайно мала). Так що ті вібрації, які не вдалося "погасити" черепної рідини і гіоіду, "заспокоює" губчаста речовина кісток.

Крім того, дятел має ще своєрідний "ремінь безпеки" для очей - під час удару третє віко (мигательная перетинка) опускається на око цього птаха, щоб уберегти очне яблуко від вібрації і не допустити відшарування сітківки. Так що зір у дятлів, незважаючи на "довбальний" спосіб життя, завжди в порядку.

Ну і, звичайно, для того, щоб в черепі помістилися всі ці системи безпеки, дятлам довелося істотно скоротити поверхню свого мозку. Однак дурніші інших птахів від цього вони зовсім не стали - навпаки, дятел вельми розумний і має досить складним територіальним і гніздовим поведінкою. Справа в тому, що, на відміну від ссавців, у птахів процеси вищої розумової діяльності відбуваються зовсім не в корі великих півкуль, а в лежачих під нею смугастих тільцях і шарі, званому гіперстріатум. А ці частини мозку початково займають не дуже велику площу, тому що знаходяться в них нейрони досить щільно упаковані. Тому дятел може легко стиснути свій мозок без шкоди своєму інтелекту.

Отже, чому ж ця розумна птах може навчити людей? Та хоча б тому, як розробляти скоєні протиударні конструкції. Подібну роботу нещодавно виконали американські вчені з Лабораторії біоінженерії Університету Берклі. Ретельне вивчення сповільненій відеозйомки "довбання" і даних томографії дятлів дозволило їм розробити штучну демпфуючу (тобто, що забезпечує безпеку) систему, аналогічну такої у дятлів.

Фото: AP

Роль супертвердих дзьоба в штучному демпфері може грати міцна зовнішня оболонка - наприклад, сталева або титанова. Функцію внутрішньочерепної рідини в цьому пристрої бере на себе другий, внутрішній шар металу, відокремлений від зовнішнього, сталевого, еластичним шаром. Під ним знаходиться шар твердої, але, в той же час еластичної гуми - аналог гіоіда. А "замінником" губчастих структур є заповнення всього порожнього обсягу під цією гумою щільно упакованими скляними кульками розмірами близько одного міліметра. Доведено, що вони дуже ефективно "розпилюють" енергію удару і блокують передачу небезпечних вібрацій на найціннішу центральну частину, заради якої всі ці системи і існують - то є якийсь "мозок".

Подібний демпфер, на думку розробників, може захищати різні тендітні конструкції, наприклад, електроніку, від сильних ударів. Можна поміщати в таку оболонку "чорні ящики" літаків, бортові комп'ютери кораблів або використовувати її при розробці катапультує пристроїв нового покоління. Не виключено, що цю оболонку можна також використовувати в корпусі автомобіля як додатковий демпфер.

Після створення мініатюрного прототипу, дослідники провели перші випробування даної оболонки. Вони помістили його в кулю і з газового рушниці вистрілили їй в товстий лист алюмінію. Перевантаження від удару досягла 60000 g, але демпфер ефективно захистив заховану в ньому електронну начинку. Значить, дана система досить ефективно працює. Тепер розробники трудяться над створенням такого ж демпфера великих розмірів.

Читайте також: Кішки навчили людини ... працювати руками

Так що, як бачите, людству є чому повчитися у дятлів. Наприклад, того, як пробивати головою стіну і при цьому залишитися живим і не зійти з розуму ...

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "

Чому не болить голова у дятла

Людей, можна сказати, віками мучила загадка: як дятли не сходять з розуму, цілими днями довбаючи дерева? І ось вчені нарешті розшифрували механізм запобігання мозку у цих дивовижних птахів. Чи можна використовувати дане відкриття при створенні засобів безпеки для людини - наприклад, в конструкції автомобілів?

Фото: AP

Дятел, справді, судячи з усього, ніколи не страждає головними болями. І струсів мозку у нього теж не буває. Довгий час вчені не могли зрозуміти - як йому це вдається. Адже встановлено, що дятел довбає тверду поверхню зі швидкістю 20 ударів в секунду, докладаючи силу, в 1,2 тисячі разів перевищує силу тяжіння Землі. Для порівняння - це одно силі удару об поверхню Землі реактивного літака, що врізався в неї на повній швидкості. Ніхто з людей не вижив би після такого страшного удару. А дятла все дарма, кожен день він добровільно піддає себе цим жахливим перевантажень і нічого - живий, здоровий і веселий.

Вперше повністю розшифрувати механізм запобігання голови дятла від струсу вдалося двом американським вченим, Айвану Швоб з Каліфорнійського університету в Девісі та Філіпу Мею з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, які в 2006 році отримали за це відкриття Ігнобелівської премію (це премія, яку вчені отримують за "відкриття, що викликають спочатку лише сміх, а потім змушують замислитися"; в світі науки ця премія не менш популярна, ніж Нобелівська). Біологи досліджували цей механізм на прикладі златолобого дятла (Melanerpes aurifrons), що мешкає в лісах США, однак вважають, що, мабуть, така система безпеки властива всім представникам дятлоподібних (Piciformes).

Отже, чому ж дятел не отримує струс мозку. По-перше, тому, що його надтвердих дзьоб вдаряє в стовбур строго перпендикулярно поверхні останнього, не згинається і не вібрує від удару. Це забезпечує скоординована робота шийних м'язів - при "довбальними" роботах діють лише ті м'язи, які відповідають за рух голови вперед-назад, а ті, які здійснюють бічні руху шиї, не діють. Тобто дятел чисто фізично не може відхилитися від обраного курсу.

Крім того, черепну коробку цього птаха і її мозок відокремлює лише тонкий шар внутрішньочерепної рідини, що не дозволяє вібрацій набрати достатньо сили для небезпечного впливу на мозок. Крім того, ця рідина досить в'язка, тому відразу ж гасить всі виникаючі від удару хвилі, здатні пошкодити найважливіший нервовий центр.

Читайте також: Василіск навчить людини ходити по воді?

Фото: AP

Також важливу роль у захисті мозку від струсів грає гіоід - найважливіший елемент під'язикової кістки птахів, який сам по собі є скоріше хрящем, ніж справжньою кістковою тканиною. У дятлів він надзвичайно розвинений, досить великий і протяжен, розташовується не тільки в глотці (як у ссавців), а заходить і в носоглотку, обернувшись перед цим навколо черепа. Тобто всередині черепної коробки у цього птаха є додатковий пружний амортизатор.

Крім того, як показало дослідження внутрішньої будови черепних кісток дятла, майже всі вони містять губчасту пористу тканину, яка є додатковим амортизатором. В цьому відношенні череп дятла скоріше схожий на такий у пташеняти, ніж у дорослої птиці (у якій частка губчастого речовини в кістках надзвичайно мала). Так що ті вібрації, які не вдалося "погасити" черепної рідини і гіоіду, "заспокоює" губчаста речовина кісток.

Крім того, дятел має ще своєрідний "ремінь безпеки" для очей - під час удару третє віко (мигательная перетинка) опускається на око цього птаха, щоб уберегти очне яблуко від вібрації і не допустити відшарування сітківки. Так що зір у дятлів, незважаючи на "довбальний" спосіб життя, завжди в порядку.

Ну і, звичайно, для того, щоб в черепі помістилися всі ці системи безпеки, дятлам довелося істотно скоротити поверхню свого мозку. Однак дурніші інших птахів від цього вони зовсім не стали - навпаки, дятел вельми розумний і має досить складним територіальним і гніздовим поведінкою. Справа в тому, що, на відміну від ссавців, у птахів процеси вищої розумової діяльності відбуваються зовсім не в корі великих півкуль, а в лежачих під нею смугастих тільцях і шарі, званому гіперстріатум. А ці частини мозку початково займають не дуже велику площу, тому що знаходяться в них нейрони досить щільно упаковані. Тому дятел може легко стиснути свій мозок без шкоди своєму інтелекту.

Отже, чому ж ця розумна птах може навчити людей? Та хоча б тому, як розробляти скоєні протиударні конструкції. Подібну роботу нещодавно виконали американські вчені з Лабораторії біоінженерії Університету Берклі. Ретельне вивчення сповільненій відеозйомки "довбання" і даних томографії дятлів дозволило їм розробити штучну демпфуючу (тобто, що забезпечує безпеку) систему, аналогічну такої у дятлів.

Фото: AP

Роль супертвердих дзьоба в штучному демпфері може грати міцна зовнішня оболонка - наприклад, сталева або титанова. Функцію внутрішньочерепної рідини в цьому пристрої бере на себе другий, внутрішній шар металу, відокремлений від зовнішнього, сталевого, еластичним шаром. Під ним знаходиться шар твердої, але, в той же час еластичної гуми - аналог гіоіда. А "замінником" губчастих структур є заповнення всього порожнього обсягу під цією гумою щільно упакованими скляними кульками розмірами близько одного міліметра. Доведено, що вони дуже ефективно "розпилюють" енергію удару і блокують передачу небезпечних вібрацій на найціннішу центральну частину, заради якої всі ці системи і існують - то є якийсь "мозок".

Подібний демпфер, на думку розробників, може захищати різні тендітні конструкції, наприклад, електроніку, від сильних ударів. Можна поміщати в таку оболонку "чорні ящики" літаків, бортові комп'ютери кораблів або використовувати її при розробці катапультує пристроїв нового покоління. Не виключено, що цю оболонку можна також використовувати в корпусі автомобіля як додатковий демпфер.

Після створення мініатюрного прототипу, дослідники провели перші випробування даної оболонки. Вони помістили його в кулю і з газового рушниці вистрілили їй в товстий лист алюмінію. Перевантаження від удару досягла 60000 g, але демпфер ефективно захистив заховану в ньому електронну начинку. Значить, дана система досить ефективно працює. Тепер розробники трудяться над створенням такого ж демпфера великих розмірів.

Читайте також: Кішки навчили людини ... працювати руками

Так що, як бачите, людству є чому повчитися у дятлів. Наприклад, того, як пробивати головою стіну і при цьому залишитися живим і не зійти з розуму ...

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "

Чому не болить голова у дятла

Людей, можна сказати, віками мучила загадка: як дятли не сходять з розуму, цілими днями довбаючи дерева? І ось вчені нарешті розшифрували механізм запобігання мозку у цих дивовижних птахів. Чи можна використовувати дане відкриття при створенні засобів безпеки для людини - наприклад, в конструкції автомобілів?

Фото: AP

Дятел, справді, судячи з усього, ніколи не страждає головними болями. І струсів мозку у нього теж не буває. Довгий час вчені не могли зрозуміти - як йому це вдається. Адже встановлено, що дятел довбає тверду поверхню зі швидкістю 20 ударів в секунду, докладаючи силу, в 1,2 тисячі разів перевищує силу тяжіння Землі. Для порівняння - це одно силі удару об поверхню Землі реактивного літака, що врізався в неї на повній швидкості. Ніхто з людей не вижив би після такого страшного удару. А дятла все дарма, кожен день він добровільно піддає себе цим жахливим перевантажень і нічого - живий, здоровий і веселий.

Вперше повністю розшифрувати механізм запобігання голови дятла від струсу вдалося двом американським вченим, Айвану Швоб з Каліфорнійського університету в Девісі та Філіпу Мею з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі, які в 2006 році отримали за це відкриття Ігнобелівської премію (це премія, яку вчені отримують за "відкриття, що викликають спочатку лише сміх, а потім змушують замислитися"; в світі науки ця премія не менш популярна, ніж Нобелівська). Біологи досліджували цей механізм на прикладі златолобого дятла (Melanerpes aurifrons), що мешкає в лісах США, однак вважають, що, мабуть, така система безпеки властива всім представникам дятлоподібних (Piciformes).

Отже, чому ж дятел не отримує струс мозку. По-перше, тому, що його надтвердих дзьоб вдаряє в стовбур строго перпендикулярно поверхні останнього, не згинається і не вібрує від удару. Це забезпечує скоординована робота шийних м'язів - при "довбальними" роботах діють лише ті м'язи, які відповідають за рух голови вперед-назад, а ті, які здійснюють бічні руху шиї, не діють. Тобто дятел чисто фізично не може відхилитися від обраного курсу.

Крім того, черепну коробку цього птаха і її мозок відокремлює лише тонкий шар внутрішньочерепної рідини, що не дозволяє вібрацій набрати достатньо сили для небезпечного впливу на мозок. Крім того, ця рідина досить в'язка, тому відразу ж гасить всі виникаючі від удару хвилі, здатні пошкодити найважливіший нервовий центр.

Читайте також: Василіск навчить людини ходити по воді?

Фото: AP

Також важливу роль у захисті мозку від струсів грає гіоід - найважливіший елемент під'язикової кістки птахів, який сам по собі є скоріше хрящем, ніж справжньою кістковою тканиною. У дятлів він надзвичайно розвинений, досить великий і протяжен, розташовується не тільки в глотці (як у ссавців), а заходить і в носоглотку, обернувшись перед цим навколо черепа. Тобто всередині черепної коробки у цього птаха є додатковий пружний амортизатор.

Крім того, як показало дослідження внутрішньої будови черепних кісток дятла, майже всі вони містять губчасту пористу тканину, яка є додатковим амортизатором. В цьому відношенні череп дятла скоріше схожий на такий у пташеняти, ніж у дорослої птиці (у якій частка губчастого речовини в кістках надзвичайно мала). Так що ті вібрації, які не вдалося "погасити" черепної рідини і гіоіду, "заспокоює" губчаста речовина кісток.

Крім того, дятел має ще своєрідний "ремінь безпеки" для очей - під час удару третє віко (мигательная перетинка) опускається на око цього птаха, щоб уберегти очне яблуко від вібрації і не допустити відшарування сітківки. Так що зір у дятлів, незважаючи на "довбальний" спосіб життя, завжди в порядку.

Ну і, звичайно, для того, щоб в черепі помістилися всі ці системи безпеки, дятлам довелося істотно скоротити поверхню свого мозку. Однак дурніші інших птахів від цього вони зовсім не стали - навпаки, дятел вельми розумний і має досить складним територіальним і гніздовим поведінкою. Справа в тому, що, на відміну від ссавців, у птахів процеси вищої розумової діяльності відбуваються зовсім не в корі великих півкуль, а в лежачих під нею смугастих тільцях і шарі, званому гіперстріатум. А ці частини мозку початково займають не дуже велику площу, тому що знаходяться в них нейрони досить щільно упаковані. Тому дятел може легко стиснути свій мозок без шкоди своєму інтелекту.

Отже, чому ж ця розумна птах може навчити людей? Та хоча б тому, як розробляти скоєні протиударні конструкції. Подібну роботу нещодавно виконали американські вчені з Лабораторії біоінженерії Університету Берклі. Ретельне вивчення сповільненій відеозйомки "довбання" і даних томографії дятлів дозволило їм розробити штучну демпфуючу (тобто, що забезпечує безпеку) систему, аналогічну такої у дятлів.

Фото: AP

Роль супертвердих дзьоба в штучному демпфері може грати міцна зовнішня оболонка - наприклад, сталева або титанова. Функцію внутрішньочерепної рідини в цьому пристрої бере на себе другий, внутрішній шар металу, відокремлений від зовнішнього, сталевого, еластичним шаром. Під ним знаходиться шар твердої, але, в той же час еластичної гуми - аналог гіоіда. А "замінником" губчастих структур є заповнення всього порожнього обсягу під цією гумою щільно упакованими скляними кульками розмірами близько одного міліметра. Доведено, що вони дуже ефективно "розпилюють" енергію удару і блокують передачу небезпечних вібрацій на найціннішу центральну частину, заради якої всі ці системи і існують - то є якийсь "мозок".

Подібний демпфер, на думку розробників, може захищати різні тендітні конструкції, наприклад, електроніку, від сильних ударів. Можна поміщати в таку оболонку "чорні ящики" літаків, бортові комп'ютери кораблів або використовувати її при розробці катапультує пристроїв нового покоління. Не виключено, що цю оболонку можна також використовувати в корпусі автомобіля як додатковий демпфер.

Після створення мініатюрного прототипу, дослідники провели перші випробування даної оболонки. Вони помістили його в кулю і з газового рушниці вистрілили їй в товстий лист алюмінію. Перевантаження від удару досягла 60000 g, але демпфер ефективно захистив заховану в ньому електронну начинку. Значить, дана система досить ефективно працює. Тепер розробники трудяться над створенням такого ж демпфера великих розмірів.

Читайте також: Кішки навчили людини ... працювати руками

Так що, як бачите, людству є чому повчитися у дятлів. Наприклад, того, як пробивати головою стіну і при цьому залишитися живим і не зійти з розуму ...

Читайте найцікавіше в рубриці " Наука і техніка "