Hvorfor modstår spætter hovedskader?

Spætter modstår ikke de skadelige konsekvenser af hovedstød; de undgår dem. De hakker ved hastigheder fra 5,6 til 7,5 m/s i 10-15 ms. Den estimerede maksimale slagkraft, de opretholder, er under 1.000 g, hvor g er gravitationsaccelerationen (g=9,81 m/s2). Ved at måle intrakranielle tryk og kranieaccelerationer hos bedøvede spætter blev det vist, at stødkræfter over 1.250 g (12,2 kPa) resulterede i betydelig hovedskade, hvorimod kræfter op til 1.000 g (9,8 kPa) ikke gjorde det.

Ved meget høje stødkræfter er der en forbigående "hjernerystelse", hvor hjernen presses til kraniet (hjernedeformation), der er en kort mørklægningsperiode, og spætten mister sit greb. Spætters evne til at hakke gentagne gange i lange perioder uden at pådrage sig skade kræver hurtig bedring fra disse påvirkningskonsekvenser.

De tre træk ved spættens anatomi og adfærd, der er ansvarlige for at forhindre (eller minimere) hovedskade, er et stivt kranium, en hjerne med reduceret masse og en hurtig rekylvirkning af hyoidapparatet (fig. 1). Kraniet er stift for at minimere de kræfter, der overføres til hjernen (belastningsreducerende). Meget af slagenergien absorberes af kraniet, som deformeres elastisk. Kraniet er forstærket med et net af krydsede knogletrabekler, som er særligt veludviklet i den bageste del af kraniet, bag hjernen (fig. 1). Hjernemassen af ​​spætter reduceres i forhold til kropsmassen, hvilket reducerer inertikraften under stød. Den bagerste del af kraniet er konkav, hvilket giver tilstrækkelig plads til, at den lille lillehjernen kan trækkes tilbage fra en direkte stødbane mellem næbspidsen og kraniet. Endelig fungerer spættens hyoid-apparat som en indbygget styrthjelm, med den forreste del af tungen viklet rundt om kraniet som en støddæmper. Hyoidapparatets stødabsorberende virkning er også forbundet med næbbets hurtige tilbageslag ved slutningen af ​​stødet. Denne handling giver en modkraft, der hurtigt vender hovedets og hjernens acceleration, og driver dem fremad lige før stødet tvinger hovedet bagud.

Hyoidens hovedfunktion er at holde tungen i næbbet, men ved at virke som en styrthjelm er den reelt en støddæmper (fig. 2). Da spidsen af ​​næbningen rammer træet med en kraft på op til 1.250 g (12,2 kPa), stopper det pludseligt, men hovedet bliver ved med at bevæge sig fremad. Denne bevægelse komprimerer hyoid-apparatet og luften i sinus, som giver støddæmpningsmekanismen mod stød. Den forreste ende af det fleksible hyoide-apparat strækker sig frem lige over knoglepladen i overkæben og udgør den første barriere til hjernen, når næbben pludselig stopper. Hyoid-apparatet fortsætter som tynde knoglestænger, der ligger mod indersiden af ​​kraniet og når helt til bagsiden af ​​kraniet. Disse stænger er indkapslet i tungen, som igen fylder overkæben op til spidsen af ​​næbbet. Det er ikke kun selve hyoiden, men luften omkring hyoiden og tungen, der giver den "hydrauliske effekt", der kræves for at forhindre hovedskade. Ved slutningen af ​​stødet (10-15 ms) driver de elastiske fjederlignende kræfter fra næbbet og hyoidapparatets rekylvirkning næbbet fremad igen, mens hovedet snappes tilbage på plads (fig. 2).

Disse tre specielle tilpasninger af spætter gør det muligt for dem at hakke ved høj hastighed for at lokalisere mad i råddent træ uden at beskadige deres hjerner; de beskytter dog ikke mod skader fra kollisioner med hårde genstande, såsom telefonledninger og glasplader, som ofte viser sig dødelige.