Que se passe-t-il à l'intérieur du cerveau des pics? / cerveau

Le pic mineur roule dans une série de staccatos rapides. Ce n'est pas si différent d'un foret à ronronner qui se trouve juste être plumé et perché sur une branche. Le plus léger pic d'Amérique du Nord, un oiseau poids plume, mesure moins de sept pouces et pèse moins d'une once-béliers contre des surfaces inflexibles encore et encore, entrant en collision à une force de plus de 1 400 g. Les scientifiques sont depuis longtemps fascinés par la façon dont il semble éviter les maux de tête fendus ou les lésions cérébrales débilitantes.

Dans le passé, les chercheurs ont annoté les hochements de tête frénétiques des pics avec des caméras stop-motion et en balayant des os. Diverses espèces de pics ont des arsenaux d’adaptations profonds. Le cerveau d'un pic-la grosseur d'une noix non écalée-est confortablement assis contre son crâne, avec peu de liquide pour couler dedans. La piscine peu profonde minimise les secousses. Ensuite, il y a le bec: certaines espèces ont un bec supérieur légèrement plus long que la partie inférieure, ce qui permet aux moitiés de frapper une cible à des moments différents, en diffusant la force de l'impact. Le crâne de l'oiseau est également un absorbeur osseux osseux, avec des couches d'os compact en sandwich entre des andains plus spongieux..

Le résultat de ce travail est essentiellement que les pics doivent se débrouiller assez bien pour eux-mêmes. Après tout, le plus ancien fossile de pic de pic remonte à environ 25 millions d’années. Si tout ce martèlement faisait un numéro, ils auraient sûrement déjà réduit le comportement, bon?

"Cela a été l'hypothèse", déclare Peter Cummings, neuropathologiste à la faculté de médecine de l'Université de Boston. "Mais personne n'a jamais regardé un cerveau pic."

Lorsque George Farah, alors étudiant aux cycles supérieurs de Cummings, parcourut cette littérature existante, il s'aperçut qu'il avait tendance à examiner le scénario du point de vue de la génétique, de la biomécanique ou de l'évolution - personne n'avait emprunté la voie de l'histologie. Afin de comprendre exactement ce qui se passait là-bas et les dommages que ce martèlement aurait pu laisser derrière lui, il avait besoin de passer sous le crâne et dans le tissu..

Sans surprise, il est difficile de trouver une source de cervelle d'oiseau. «Vous ne pouvez pas sortir dans la cour arrière, asseyez-vous sur votre chaise longue et attendez avec une arme à feu BB», dit Cummings. Les chercheurs ont demandé aux responsables du jeu dans le Massachusetts de les avertir s’ils rencontraient des pics, mais ce n’était pas garanti - qui savait quand ils pourraient arriver? Un ornithologue d'État a suggéré aux musées d'histoire naturelle de surprendre Farah. Il les avait imaginés pleins de corps recouverts de taxidermie ou de squelettes articulés, mais n'avait pas pensé aux spécimens humides. «La science doit parfois ressembler à MacGyver: un peu de ruban adhésif en toile et de chewing-gum, et vous espérez que tout ira pour le mieux», déclare Cummings..

Farah a commencé à fréquenter des musées, et la moitié de ceux qu’il a fréquentés lui ont donné le feu vert. Le Museum of Natural History de Harvard et le Field Museum, à Chicago, ont proposé des spécimens de leurs collections, tous marinés à l'alcool. Farah a pratiqué des craniotomies, en coupant un lambeau circulaire («un peu comme une coupe de cheveux de moine»), puis en coupant la plaque osseuse. De ces cerveaux - que Cummings décrit comme possédant «la consistance d'un jello pas tout à fait» »- Farah a prélevé des échantillons excisés de 15 et 25 microns de large, soit environ le cinquième de l'épaisseur d'une feuille de papier. Cummings et Farah ont publié leurs résultats dans une nouvelle étude, publiée aujourd'hui dans le journal PLOS One.

Sur le plan anatomique, il existe de nombreuses différences entre le cerveau des pics et les noggins humains: ces oiseaux ne possèdent pas de cortex, par exemple, ni les pics et vallées caractéristiques (les gyri et les sulci) qui font ressembler nos cerveaux à des labyrinthes striés. Mais pour déterminer si les oiseaux subissaient des lésions cérébrales potentielles à cause de leur picage intense, les chercheurs ont utilisé une série de colorants et d'anticorps pour tester la protéine tau, une protéine également associée aux maladies du cerveau chez l'homme..

Les chercheurs ont comparé le cerveau du pic avec des tranches de merles à ailes rouges, qui ne présentent pas de comportements de picage. (Afin de vérifier que les colorants fonctionnaient correctement, chaque test comprenait également un fragment de cerveau humain donné par une personne atteinte de la maladie d'Alzheimer, qui est également associée à la présence de tau.)

Premièrement, ils ont utilisé une tache d’argent, qui met en évidence de larges types de dommages. Farah le compare à des vêtements de bain colorés. «L’idée était que si nous ne voyons rien, nous allons l’oublier», dit Cummings. "Si nous voyons quelque chose, nous passerons à l'étude histochimique." Puisqu'ils ont trouvé des accumulations dans huit des 10 cerveaux de pics - et aucun chez les oiseaux témoins - ils ont procédé à une deuxième analyse, qui a utilisé anticorps spécifiques de tau. Les chercheurs n'ont pu effectuer cette seconde analyse que sur trois des échantillons de pics, les autres dégradés au cours du processus. Deux des trois cerveaux de pics ont montré des signes de tau, alors qu'aucun des oiseaux témoins n'a.

Cela ne veut pas dire que la tau est définitivement le produit d'un traumatisme induit par le picage. Le tau ne signale pas nécessairement une pathologie: chez l'homme, il s'accumule parfois avec l'âge, par exemple, et le cerveau de certaines personnes en possède simplement plus. Mais c'est une indication que quelque chose pourrait ne pas être juste. Cummings ne pense pas que les dommages dans le cerveau des pics sont dus à l'âge. L'un des échantillons provenait d'un oiseau juvénile et présentait également des signes de traumatisme. Mais il existe différents types (ou isoformes) de tau, et certains d'entre eux sont même neuroprotecteurs, dit Cummings. "Peut-être que ce tau que nous voyons chez les pics est peut-être une autre adaptation protectrice pour résister aux forces du picage." Cummings pense que les travaux futurs pourraient être plus granulaires..

Les chercheurs reconnaissent volontiers que l'un des inconvénients est que l'expérience a été réduite: seulement 10 pics. La conception aurait été plus solide, dit Farah, s'ils avaient séparé les pics vivants en groupes expérimental et témoin, permettant ainsi à une cohorte de picorer et empêchant l'autre de le faire. Farah espère que cela jettera les bases pour davantage de recherche. Ann McKee, neuropathologiste à la faculté de médecine de l’Université de Boston qui étudie les lésions cérébrales traumatiques chez l’homme et n’a pas participé à cette recherche, a déclaré à la Washington Post que ce travail est «une découverte importante et provocante».

Pendant ce temps, le cerveau des pics et leurs protections supposées continuent à inspirer les conceptions de casques, de cols et d’autres armures en plastique destinées aux athlètes, même si de nombreuses questions subsistent quant à ce qui se passe à l’intérieur de ces petites versions aviaires..