Tidligere har forskere merket hakkespettens frenzied nikker med stop-motion kameraer og ved å skanne bein. Ulike arter av speil har dype arsenaler av tilpasninger. En hakkespiss hjerne - om størrelsen på en uhellet valnøtt - sitter tett mot skallen, med lite væske til å glide rundt i. Det grunne bassenget minimerer brudd. Deretter er det nebb: Noen arter har en øvre nebb noe lengre enn den nedre delen, noe som gjør at halvdelene kan slå et mål på forskjellige tidspunkter, og diffuserer kraften. Fuglens skalle er også en benaktig støtdemper, med lag av kompakt bein smeltet mellom svampete svinger.
Oppstarten av dette arbeidet har i hovedsak vært at speilere må gjøre det ganske bra for seg selv. Tross alt kommer den eldste speilfossen tilbake omtrent 25 millioner år. Hvis alt det som skjedde, gjorde et nummer på dem, ville de sikkert ha dempet oppførselen nå, rett?
"Det har vært antagelsen," sier Peter Cummings, en nevropatolog ved Boston University of Medicine. "Men ingen har aldri sett på en speilhjerne."
Da George Farah, en av Cummings forskerstuderende, tok en løp gjennom denne eksisterende litteraturen, fant han at det pleide å undersøke scenariet fra genetikk, biomekanikk eller evolusjonens utsiktspunkt - ingen hadde gått i histologi-ruten. For å finne ut nøyaktig hva som skjedde der inne - og hvilken skade som pounding kunne ha etterlatt seg - måtte han komme under skallen og inn i vevet.
Det er ikke overraskende at et brønnfugl av fuglehjerner er vanskelig å komme forbi. "Du kan ikke gå ut i bakgården, sitte i plenen din og vente med en BB-pistol," sier Cummings. Forskerne spurte statlige spilltjenestemenn i Massachusetts for å gi dem en heads-up hvis de møtte speil, men det var ikke garantert - hvem visste når de kunne dukke opp? En stats ornitolog foreslo naturhistoriske museer, som overrasket Farah-han hadde forestilt seg at de var fulle av taxidermierte legemer eller artikulerte skjeletter, men hadde ikke tenkt på våte prøver. "Vitenskapen må noen ganger være som MacGyver: en liten bit av duct tape og tyggegummi, og du håper på det beste," sier Cummings..
Feltmuseet og Harvard naturhistoriske museum lånte syltet prøver. © FeltmuseetFarah startet kaldkallende museer, og halvparten av de han hevdet ga ham det grønne lyset. Harvards naturhistoriske museum og Field Museum, i Chicago, tilbød eksemplarer fra deres samlinger, alle syltet i alkohol. Farah utførte craniotomies, skåret en sirkelformet klaff ("som en munk er hårklipp") og deretter kippe bort på benplaten. Fra disse hjernene - som Cummings beskriver som besitter "konsistensen til ikke-helt sett jello" -Farah ekskluderte prøver som var 15 og 25 mikron brede, omtrent en femtedel av tykkelsen på et ark papir. Cummings og Farah publiserte sine funn i en ny studie, ut i dag i tidsskriftet PLOS One.
Anatomisk er det en rekke forskjeller mellom hakkespinnhjerner og menneskeskapter: Disse fuglene har ikke en cortex, for eksempel, eller de karakteristiske topper og daler (gyri og sulci) som gjør at hjernen vår ser ut som grovde labyrinter. Men for å måle om fuglene opprettholde potensiell hjerneskade fra deres høyintensitetspik, brukte forskerne en rekke flekker og antistoffer for å teste for tau, et protein som også er forbundet med hjernesykdom hos mennesker.
Forskerne sammenlignet hakkespinnene mot skiver fra rødvingssortfugler, som ikke utviser hakkende oppførsel. (Som kontroll for å bekrefte at fargestoffene fungerte riktig, inkluderte hver test også en skive av en menneskelig hjerne donert av noen som hadde Alzheimers sykdom, som også er forbundet med tilstedeværelsen av tau.)
Den rødvingerte blackbirden peker ikke. Terri Stewart / CC-by 2.0Først brukte de en sølvfarge, som fremhever brede mønstre av skade-Farah likner det med å bade seg i et fargestoff. "Ideen var, hvis vi ikke ser noe, kommer vi til å glemme det," sier Cummings. "Hvis vi ser noe, så går vi videre til den histokemiske studien." Siden de fant akkumulasjoner i åtte av de ti hakkespinnhjernene - og ingen i kontrollfuglene - flyttet de videre til en andre analyse som brukte målrettet antistoffer spesifikt for tau. Forskerne var bare i stand til å utføre denne andre analysen på tre av speilprøver - de andre forringet i prosessen. To av de tre hakkespinnene viste tegn på tau, mens ingen av kontrollfuglene gjorde det.
Det er ikke å si at tau er definitivt et produkt av pecking-indusert traumer. Tau markerer ikke nødvendigvis en patologi: I mennesker akkumuleres det noen ganger med alder, for eksempel, og noen enkeltpersoners hjerner har bare mer av det. Men det er en indikasjon på at noe kanskje ikke er riktig. Cummings tror ikke at skaden i hakkespinners hjerne er et produkt av alderen en av prøvene var fra en ungfugl, og det viste også tegn på traumer. Men det er forskjellige typer (eller isoformer) av tau, og noen av disse er til og med nevrobeskyttende, sier Cummings. "Kanskje dette tauet vi ser i hakkespettene, kan være en annen beskyttende tilpasning for å tåle kreftene." Cummings mener at fremtidig arbeid kan bli mer kornformet.
En ulempe, som forskerne lett anerkjenner, er at eksperimentet var lite - bare 10 speilere. Utformingen ville ha vært sterkere, sier Farah, hvis de hadde skilt levende hakkespetter i eksperimentelle og kontrollgrupper, slik at en kohorte kunne hakke og forhindre den andre i å gjøre det. Farah håper at det legger grunnlaget for mer forskning. Ann McKee, en nevropatolog ved Boston University of Medicine, som studerer traumatiske hjerneskade hos mennesker og ikke var involvert i denne undersøkelsen, fortalte Washington Post at dette arbeidet er "et viktig og provoserende funn."
I mellomtiden fortsetter speilhjerner, og deres antatte beskyttelser, å utforme hjelmer, krager og andre plastpanser for menneskelige idrettsutøvere - selv om mange spørsmål kjører om hva som skjer i de små fugleversjonene.