¿Cómo aguanta los golpes la cabeza de un pájaro carpintero?

Cuando un pájaro carpintero martillea el tronco de un árbol con el pico, cada impacto tiene una fuerza 1 000 veces mayor que la gravedad. Por comparación, en un placaje de rugby la fuerza no llega a ser 70 veces mayor que la gravedad. Además, el pico del pájaro carpintero golpea el árbol entre 18 y 22 veces por segundo, tan rápido que las cámaras de vídeo de hace solo unas décadas no permitían capturar el movimiento en detalle. Si las federaciones de rugby acumulan demandas de sus jugadores por daños cerebrales, ¿cómo hacen los pájaros carpinteros para no sufrir traumatismos?

Durante mucho tiempo los manuales de evolución ponían esta ave como ejemplo de adaptación al ambiente: puesto que el pájaro carpintero necesita golpear los troncos de los árboles para buscar insectos, construir nidos o marcar el territorio, ha tenido que desarrollar una manera de que la cabeza absorba el impacto. Efectivamente, los huesos frontales del cráneo son esponjosos y pueden hacer de airbag, protegiendo al cerebro del fortísimo impacto del picoteo.

Inspiración militar

Tal ha sido la admiración de la comunidad científica por la adaptación del pájaro carpintero que se han llegado a diseñar materiales capaces de absorber impactos inspirados en él, por ejemplo para proteger algunos tipos de maquinaria militar. Sin embargo, esta supuesta adaptación no se había comprobado fuera del laboratorio. De hecho, puede resultar paradójica: si el objetivo del pájaro carpintero es taladrar el tronco del árbol, absorber el impacto del golpe le otorgaría menor capacidad para perforar la madera.

Al igual que un martillo recubierto de gomaespuma pierde su utilidad, el pájaro tendría que emplear más energía para taladrar si la cabeza amortiguara el impacto. Es más, sería razonable pensar que la selección natural favoreciera a las aves que tuvieran que realizar un esfuerzo menor para taladrar los troncos. Entonces, ¿cómo pueden haber conservado una característica que empeora su capacidad de perforación? Un equipo de investigación decidió averiguarlo.

A cámara lenta

En primer lugar, realizaron una simulación numérica de la cabeza de un picamaderos negro (una especie de pájaro carpintero), y constataron que una cabeza que amortiguara los golpes tendría que picar más fuerte para conseguir el mismo resultado. La duda sobre la arraigadísima creencia de que la cabeza absorbía el impacto estaba sembrada. Pero faltaba confirmarlo en pájaros carpinteros reales.

Para lograrlo, filmaron a dos pájaros carpinteros con cámaras de hasta 4 000 fotogramas por segundo: una frecuencia 160 veces mayor que las películas tradicionales para analizar el movimiento de la cabeza con el detalle que requería. Los vídeos, evidentemente, no permitían ver el interior del animal, pero esta ave tiene los ojos tan pegados al cerebro que casi no se pueden mover por separado. Por eso estudiar el movimiento de los ojos bastaba para saber qué le ocurría a la parte frontal del cerebro.

El equipo investigador quería averiguar cómo se movía el pico en relación a los ojos. Si, al golpear el tronco, el pico se frenaba mucho más rápido que los ojos, sabrían que la cabeza absorbía el impacto. Esa es precisamente la función del airbag de los coches: lograr que nuestro cuerpo frene más despacio que el vehículo si este se estrella contra un obstáculo. Pero observando las imágenes una a una, se demostró que no: los ojos del pájaro carpintero, y por tanto el cerebro, se detenían a la misma velocidad que el pico. Es decir, la cabeza no amortiguaba el golpe.

Un cerebro muy resistente

Entonces, ¿para qué sirven los huesos esponjosos? Según el estudio, podrían jugar un papel en resistir el impacto, que no en amortiguarlo como si de gomaespuma se tratara. Pero, puesto que el cerebro del pájaro carpintero es pequeño y ligero, experimenta menos presión en cada golpe, por eso es más resistente que el humano al traumatismo craneoencefálico. Para sufrirlo, el impacto contra el tronco tendría que ser el doble de rápido o bien la madera tendría que ser cuatro veces más dura.

Eso sí, no hace falta llegar al traumatismo para sufrir lesiones cerebrales, y el equipo investigador sospecha que los pájaros carpinteros podrían tener otros mecanismos para protegerlos del impacto repetido. En cualquier caso, ahora sabemos que si los materiales basados en pájaros carpinteros funcionan para absorber impactos, no se debe a su fuente de inspiración.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Hay otros animales que sí sufren traumatismos debidos a su actividad habitual. Un estudio reciente encontró señales de traumatismo craneoencefálico en cerebros de buey almizclero y de borrego cimarrón. Ambas son especies que se embisten con frecuencia en rituales de jerarquía social y durante el apareamiento. Aunque ya se habían observado síntomas de traumatismos como el aturdimiento en estos animales, esta es la primera vez que se estudia el cerebro de ejemplares fallecidos. Puesto que el cerebro de estos mamíferos es similar al de los humanos, se espera que los resultados ayuden a comprender mejor cómo ocurren las lesiones cerebrales y, sobre todo, cómo prevenirlas.

REFERENCIAS (MLA):

• Van Wassenbergh, Sam et al. “Woodpeckers Minimize Cranial Absorption Of Shocks”. Current Biology, vol 32, no. 14, 2022, pp. 3189-3194.e4. Elsevier BV,https://doi.org/10.1016/j.cub.2022.05.052.
• Reha, Tahere et al. “Head Accelerations During A 1-On-1 Rugby Tackling Drill Performed By Experienced Rugby Union Players”. Brain Sciences, vol 11, no. 11, 2021, p. 1497. MDPI AG,https://doi.org/10.3390/brainsci11111497.
• Yoon, Sang-Hee et al. “Woodpecker-Inspired Shock Isolation By Microgranular Bed”. Journal Of Physics D: Applied Physics, vol 42, no. 3, 2008, p. 035501. IOP Publishing,https://doi.org/10.1088/0022-3727/42/3/035501.
• Ackermans, Nicole L. et al. “Evidence Of Traumatic Brain Injury In Headbutting Bovids”. Acta Neuropathologica, vol 144, no. 1, 2022, pp. 5-26. Springer Science And Business Media LLC,https://doi.org/10.1007/s00401-022-02427-2.