“Er zijn allerlei veiligheids- en technologische vorderingen gemaakt in sportuitrustingen, gebaseerd op de anatomische aanpassingen en biofysica van de specht, ervan uitgaande dat ze geen hersenletsel oplopen door het pikken. Het vreemde is dat niemand ooit naar de hersenen van een specht heeft gekeken om te zien of er schade is,” zegt Peter Cummings van de Boston University School of Medicine, een van de auteurs van de nieuwe studie.
Om het antwoord op deze vraag te vinden, gebruikten onderzoekers vogelhersenen uit de collecties van het Field Museum en het Harvard Museum of Natural History en onderzochten ze op ophoping van een specifiek eiwit, genaamd tau.
“De basiscellen van de hersenen zijn neuronen, dat zijn de cellichamen, en axonen, dat zijn als telefoonlijnen die communiceren tussen de neuronen. Het tau-eiwit wikkelt zich rond de telefoonlijnen – het geeft ze bescherming en stabiliteit terwijl ze toch flexibel blijven,” legt hoofdauteur George Farah uit, die aan het onderzoek werkte als afgestudeerde student aan de Boston University School of Medicine.
Mits mate kunnen tau-eiwitten nuttig zijn bij het stabiliseren van hersencellen, maar te veel tau-opbouw kan de communicatie van het ene neuron naar het andere verstoren. “Wanneer de hersenen beschadigd zijn, verzamelt tau zich en verstoort het de zenuwfunctie — de cognitieve, emotionele en motorische functie kan in het gedrang komen,” zegt Cummings.
Omdat overmatig tau een teken van hersenbeschadiging bij mensen kan zijn, besloten Farah en zijn team spechthersenen op tau-opbouw te onderzoeken. Het Field Museum en Harvard leenden de onderzoekers in alcohol gepekelde vogelspecimens uit – spechten voor de experimentele gegevens en Red-winged Blackbirds, die geen hoofdletsel opliepen, als een controle. De onderzoekers verwijderden vervolgens de hersenen van de vogels — “De hersenen zelf waren goed bewaard gebleven, ze hadden een textuur bijna als boetseerklei,” zegt Farah — en namen ongelooflijk dunne plakjes, minder dan een vijfde van de dikte van een vel papier. De plakjes hersenweefsel werden vervolgens gekleurd met zilverionen om de aanwezige tau-eiwitten te benadrukken.
Het verdict: de hersenen van de spechten hadden veel meer tau-eiwitophoping dan de hersenen van de merels. Hoewel overmatige opbouw van tau bij mensen een teken van hersenbeschadiging kan zijn, merken de onderzoekers op dat dit bij spechten misschien niet het geval is. “We kunnen niet zeggen dat deze spechten zeker hersenletsel hebben opgelopen, maar er is extra tau aanwezig in de spechtenhersenen, waarvan eerder onderzoek heeft ontdekt dat het indicatief is voor hersenletsel,” zegt Farah.
“De vroegste spechten dateren van 25 miljoen jaar geleden — deze vogels zijn er al een lange tijd,” zegt Cummings. “Als pikken hersenletsel zou veroorzaken, waarom zou je dit gedrag dan nog steeds zien? Waarom zouden evolutionaire aanpassingen stoppen bij de hersenen? Er is een mogelijkheid dat het tau bij spechten een beschermende aanpassing is en misschien helemaal niet pathologisch.”
Dus, spechten vertonen tekenen van wat lijkt op hersenbeschadiging bij mensen, maar het is misschien niet een slechte zaak. Hoe dan ook, de onderzoekers geloven dat de resultaten van de studie ons mensen kunnen helpen. De kennis over spechthersenen zou bijvoorbeeld kunnen helpen om voetbaluitrusting veiliger te maken voor kinderen, zegt Cummings. Aan de andere kant merkt hij op: “Als de ophoping van tau een beschermende aanpassing is, kunnen we dan iets uitzoeken om mensen met neurodegeneratieve ziekten te helpen? De deur staat wagenwijd open om uit te vinden wat er aan de hand is en hoe we dit op mensen kunnen toepassen.”
Farah merkt op dat de studie sterk afhankelijk was van de museumcollecties waar de vogelhersenen vandaan kwamen. “Musea zijn toegangspoorten tot het verleden en een bron van nieuwe innovatie,” zegt hij. “De rol van musea in dit project was enorm – we hadden onze studie niet kunnen doen met slechts één specht.”
Ben Marks, de Collections Manager of Birds van het Field Museum, zei over het verzoek van de onderzoekers om de vogelhersenen van het museum te gebruiken: “Met een van ’s werelds beste vogelcollecties proberen we altijd mensen te laten weten wat we hebben, waarom we het hebben, en waar het voor gebruikt kan worden. We krijgen elk jaar meer dan honderd aanvragen voor het uitlenen van specimens – deze viel op omdat het een nieuwe aanpak was met toepassingen in de echte wereld. Sommige van de specimens die in deze studie werden gebruikt, werden in de jaren 1960 verzameld. Ons personeel heeft ze meer dan 50 jaar lang verzorgd tot ze voor deze studie werden aangevraagd en gebruikt op een manier die de oorspronkelijke verzamelaar zich niet eens kon voorstellen.