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啄木鸟究竟是如何预防脑损伤的？一种蛋白质成为揭开谜题的关键
在橄榄球运动中, 擒抱动作的冲击力足以诱发脑震荡, 但是, 啄木鸟 “啄击” 树木一次的力量是这种冲击力的 10 倍,然而鸟儿们的大脑似乎完全不受影响.这启发了一些运动装备公司, 他们模拟在鸟身上进行头盔和护颈试验.
不过, 科学家也发现, 啄木鸟可能无法避免所有头部创伤.一项新的研究表明, 一种被认为是人类脑损伤标志的蛋白质异常积聚, 也会在啄木鸟脑中发生. 那么, 一个有趣的问题就出现： 保护啄木鸟脑部免受损伤的是不是这种新发现的蛋白质 “缠结” ？
啄木鸟不会有脑震荡的观点可以追溯到1976 年,当时一项鸟类脑部的开创性研究显示,啄木鸟脑部没有任何损伤的证据.波士顿大学的神经生物学家乔治·法兰表示,这项研究激发了一系列关于 “啄木鸟生物力学” 及 “啄木鸟冲击力的耐受适应 （进化） ” 的论文的诞生. 但是, 由于之前研究使用了过时的染色方法来揭示脑部的损伤,他和同事们决定用 21 世纪的技术来重做这项研究.
他们向几个博物馆索求了啄木鸟标本, 并研究它们的大脑.他们最终拿到了 六只绒啄木鸟,一只黄腹啄木鸟, 一只北扑翅鴷, 一只淡嘴啄木鸟和一只细纹黑啄木鸟.为了比较, 他们还选择了 五 只没有 “用头撞树” 习惯的红翅黑鹂.
研究人员将这些大脑进行切片后,将其染色, 以检测像 Tau 蛋白质这样的潜在致病性沉积物, 它们可能导致慢性创伤性脑病 （CTE） 和其他神经退行性疾病 （包括阿尔茨海默症） . 10 只啄木鸟中有八只脑部存在沉积物, 但是所有的红翅黑鹂脑部都没有沉积物.更重要的是,这些物质都位于大 脑的前 方, 也 就 是Tau 蛋白质在慢性创伤性脑病中出现的部位.
为了弄清沉积物究竟是不是 Tau 蛋白质, 研究人员用 Tau 蛋白质特异性抗体染色了所有 10只啄木鸟的大脑.研究小组在学术期刊 PLOSONE 上发表研究结果,该方法对七只啄木鸟大脑没有效果,但是在剩下的三个大脑测试中, 两个测试都是阳性的.这震惊了波士顿大学的神经病理学家彼特·克明斯,他说： “就像从事这类研究和运动装备领域的每个人一样, 我原以为啄木鸟脑中没有 Tau 蛋白质积聚.”
但这并不意味着啄木鸟脑部受伤了.宾夕法尼亚大学神经创伤研究员道格拉斯·史密斯表示 , “ 不 是 所 有 的 脑 内 Tau 蛋 白 质 都 会 导 致CTE.” 事实上, 一些 Tau 蛋白质是有益的, 因为这种存于细胞内部的蛋白质有助于稳定神经元,并保持其形状结构完整.但是头部创伤可以使Tau 蛋白质发生位移,从而形成阻塞大脑的沉积物.
芝加哥菲尔德自然博物馆的进化生物学家香农·哈克特表示,我们还不清楚在鸟类开始表现异常之前,啄木鸟脑中会积累多少 Tau 蛋白质.克明斯表示, 还需要做更多的研究来确定啄木鸟头脑中的 Tau 蛋白质是不是为了解决头部创伤进化而来, 或者它们是否有办法解决多余的Tau 蛋白质积聚. 他指出, 啄木鸟在啄木时要承受1200 Gs 的冲击力, 即重力的 1200 倍, 它们的颈部肌肉和颅骨结构可以保护它们抵抗这样冲击力. “为什么这些适应 （进化） 会停留在脑部呢？”
对啄木鸟的研究或许可以解释其他“用头撞击”的动物是如何保护自己免受脑部创伤的, 也许还可以启发科学家用新的方法来保护“脆弱”的橄榄球运动员.（摘自美 《深科技》 ） （编辑/华生）
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