¿Por qué el pájaro carpintero no sufre lesiones cerebrales?

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Por qué el pájaro carpintero no sufre lesiones cerebrales

Imagínate que tu vida dependiera de pasar el día dándote morrazos contra un tronco de madera. Una y otra vez, día tras día, a razón de veintipico veces por segundo en ráfagas de varios segundos, con deceleraciones de hasta 1.500 g. Lo normal es que antes de acabar la jornada acabases más sonado que un viejo boxeador, con el cerebro hecho pasta para bocatas. Bueno, no, lo normal es que cayeses patas arriba al primer golpe. Y sin embargo, esto es lo que hace el pájaro carpintero para ganarse la vida. Sí, el de los dibujos animados.

Así que un grupo de científicos chinos especializados en mecánica computacional se ha dedicado a estudiar tan intrigante cuestión, más que nada con el propósito de aprender cosas para prevenir las lesiones cerebrales en humanos.i Lo primero, pongamos el asunto en contexto. 1.500 ges de aceleración (o deceleración) son una barbaridad. Hablando de boxeadores, un buen guantazo de boxeador olímpico directo al hocico viene a meterte en la cabeza unas 58 g de aceleración transversal, a lo largo de aproximadamente 11,4 milisegundos.ii Un rápido bofetón de esos que atizan ciertas mamis puede alcanzar 100 g (la palabra clave es rápido; normalmente mami no está tan cachas como un boxeador olímpico, pero algunas son capaces de mover la mano notablemente más deprisa.) Durante el estudio de los accidentes de tráfico se han registrado 127 g de deceleración pico sin que los ocupantes sufrieran daños inmediatos significativos.iii

Aunque hay alguna discusión al respecto, generalmente se considera que la tolerancia máxima del cerebro humano a la aceleración (o deceleración) lineal pico en un único impacto rápido ronda las 200 g o algo más, dependiendo de las circunstancias. Por comparar, un patadón de futbolista le aplica a la pelota unas 300 g y un bate de béisbol propulsa la bola a unas 3.000. Pero si te fijas, en todos estos casos estamos hablando de un solo golpe, o un número limitado de ellos si mamá o el boxeador están verdaderamente calientes. Aún así, a nadie se le escapará que hay boxeadores que se quedaron fritos en el ring o poco después y criaturas que acabaron en la morgue el día en que a sus papis se les fue la mano. O gente que ha muerto de una paliza a manos limpias por causa de lesiones cerebrales, sin necesidad de otro tipo de daños.

Cuando esta clase de agresiones se produce de manera constante y repetitiva a lo largo del tiempo, nos vamos rápidamente al campo de la demencia pugilística y demás que te contaba al principio. Bien, pues resulta que nuestro compi el pájaro carpintero lo hace constantemente a entre 600 y 1.500 g, de veinte a veinticinco veces por segundo, con impactos secos que duran entre medio y un milisegundo. Y ahí sigue, oye, perfectamente bien y cuerdo para lo que es ser un pájaro. Ni una mala jaqueca, el jodío. ¿Pero cómo lo consigue?

Bien, pues es que Mamá Naturaleza y tía Evolución se han encargado de que la cabeza del pájaro carpintero sea una máquina muy eficiente de disipar la energía del impacto, un poco como en las medidas de seguridad pasiva de los coches modernos. Es una cabeza pequeña, con globos oculares grandes, muy poquito líquido cerebroespinal y una sólida unión entre el cráneo y el encéfalo, lo que tiende a mantener estable este último durante las sacudidas. El cráneo, a su vez, está compuesto por placas óseas con uniones muy flexibles que absorben bien la energía. Además tiene un hueso hioides muy grande, cuatro veces más grande que el pico, que nace de las fosas nasales y rodea la cabeza, asegurando el cerebro como si fuera una especie de cinturón de seguridad.iv Y dispone de músculos y ligamentos para mantener este hueso firmemente sujeto a la mandíbula cuando se produce el impacto.

Lo primero que hace el pájaro carpintero es aferrarse con las garras al tronco para adoptar una posición casi paralela al mismo, de tal modo que el pico lo golpeará de manera prácticamente perpendicular. Esta postura exacta, que mantendrá estable ayudándose con las plumas de la cola, es muy importante porque asegura que la energía del impacto va a circular a través de su cabeza de una manera determinada.

Entonces, inicia el movimiento. Una milésima de segundo antes de golpear el tronco, un reflejo le hace cerrar las membranas nictitantes, que son una especie de párpado adicional para protegerle los ojos de los fragmentos que salgan volando, pero le permiten seguir viendo. Es decir, exactamente igual que unas gafas de seguridad. En cuanto a las fosas nasales, son como pequeñas ranuras cubiertas por plumas especiales que impiden la entrada de las astillas y el serrín.

Al instante, golpea el tronco. Para empezar, la parte exterior del pico está compuesta por granitos de queratina interconectados mediante intrincadas suturas onduladas, que tienden a resistir bien las fuerzas compresivas, hasta formar una especie de minúsculas escamas. Estas escamas, al frotarse entre sí, comienzan a disipar parte de la energía por rozamientov y actúan de hecho como un sistema de absorción de impactos. Además, tanto el pico del pájaro carpintero como su cabeza en general son casi perfectamente simétricos, lo que garantiza una distribución equilibrada de fuerzas.

La onda de presión arranca en la parte superior del pico, pasa a la inferior y desde ambas se dirige a las fosas nasales. La máxima sobrepresión se produce ahí, unos 0,6 milisegundos después del impacto inicial, o sea cuando el pájaro comienza a separar el pico del tronco. Puede alcanzar 24 megapascales,vi similar a la ocasionada por la explosión de una bomba fabricada con un explosivo del tipo de los fertilizantes nitrogenados. Una burrada.

Pero conforme el pájaro retira la cabeza, esta sobrepresión se reparte por el hueso hioides que rodea el cráneo y desciende rápidamente. Dos diezmilésimas de segundo después, ha caído a 3 megapascales mientras las ondas de presión recorren libremente la cabeza y el pico hacia adelante y atrás. Dentro del cerebro nunca llega a 30 kilopascales, o sea entre cien y casi mil veces menos. La inmensa mayor parte de la energía del impacto está circulando y disipándose alrededor del cerebro, no dentro de él. Para cuando finaliza el movimiento, unos veinte milisegundos después, prácticamente ha desaparecido.

¿Pero cómo desaparece? Pues básicamente disipándose en forma de calor. Se cree que ese es el motivo principal por el que el pájaro carpintero tiene que parar de picotear cada poco tiempo: se sobrecalienta y necesita un descansito hasta que baja la temperatura. Entonces, vuelve a la carga. Y así una vez y otra, todos los días de su vida. Y la vida, una vez más, burlándose de todos los límites que cualquiera le pretenda imponer.

Referencias:

i Zhu, Z.; Zhang, W.; Wu, C. (2014): Energy conversion in woodpecker on successive peckings and its role on anti-shock protection of brain. Science China / Technological Sciences, vol. 57, nº (7): 1269-1275. DOI: 10.1007/s11431-014-5582-5

ii Walilko, T. J.; Viano, D.C.; Bir, C. A. (2005): Biomechanics of the head for Olympic boxer punches to the face.British Journal of Sports Medicine, 39:710-719. DOI: 10.1136/bjsm.2004.014126

iii Guohua, L.; Baker, S. P. (eds.) (2005): Injury research: Theories, methods and approaches, págs. 125-126. Springer Science, ISBN 978-1-4614-1598-5. DOI: 10.1007/978-1-4614-1599-2.

iv Hauserman, S.: Why don’t woodpeckers get headaches?En Ask a Biologist, Facultad de Ciencias de la Vida de la Universidad Estatal de Arizona.

vMilius, S.: Woodpecker beaks divulge shock-absorbing properties. Science News, 6 de mayo de 2014.

vi Zhao, D. Z.; Guo, J. M.; Cheng, W. W.; Zhen, C. (2012): Numerical study of the impact response of woodpecker’s head. AIP Advances, 2, 042173. DOI: 10.1063/1.4770305

Sobre el autor: Antonio Cantó (@lapizarradeyuri) es polímata y autor de La pizarra de Yuri

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14 comentarios

  • VayaPoDios

    Avatar de VayaPoDios

    Mira tu por donde, si los chinos hubieran comprado la revista Muy Interesante hace unos 25 años hubieran dado con la respuesta a esa pregunta. Lástima que la revista empezara a hacer el chorra descalificando a terceros en lugar de divulgar la ciencia.

    • Avatar de Yuri

      Si le echas un vistazo a los estudios enlazados a pie de página, observarás que se ha avanzado bastante en la comprensión al respecto durante estos últimos 25 años. 😉

  • Ivan

    Avatar de Ivan

    La adaptación de estos animales a su modo de alimentación es impresionante. Pero esto me recuerda un poco al hecho de que las hormigas pueden levantar varias veces su peso, o que las pulgas saltan muchas veces su longitud. ¿No tendrá algo que ver que la cabeza de un pájaro carpintero es relativamente pequeña? A lo mejor esas aceleraciones para nuestras cabezotas son fatales, pero una cabecita de unos pocos gramos las puede tolerar bien… por supuesto, también gracias a todos los mecanismos que se describen aquí.

  • Monty

    Avatar de Monty

    Increíble,
    Y un artículo tremendamente ameno.
    Y pensar la de veces que lo he oído (y algunas que he visto) y que nunca me haya parado a pensar en cómo soportaría los impactos.
    Por pedir, un esquema de su cabeza con las partes principales y la onda de presión superpuesta… es broma 😉

    Gracias Yuri.

  • […] ¿Por qué el pájaro carpintero no sufre lesiones cerebrales?: “magínate que tu vida dependiera de pasar el día dándote morrazos contra un tronco de madera. Una y otra vez, día tras día, a razón de veintipico veces por segundo en ráfagas de varios segundos, con deceleraciones de hasta 1.500 g. Lo normal es que antes de acabar la jornada acabases más sonado que un viejo boxeador, con el cerebro hecho pasta para bocatas. Bueno, no, lo normal es que cayeses patas arriba al primer golpe. Y sin embargo, esto es lo que hace el pájaro carpintero para ganarse la vida. Sí, el de los dibujos animados. Así que un grupo de científicos chinos especializados en mecánica computacional se ha dedicado a estudiar tan intrigante cuestión, más que nada con el propósito de aprender cosas para prevenir las lesiones cerebrales en humanos.” Nunca lo había pensado. […]

  • […] ¿Por qué el pájaro carpintero no sufre lesiones cerebrales?: “magínate que tu vida dependiera de pasar el día dándote morrazos contra un tronco de madera. Una y otra vez, día tras día, a razón de veintipico veces por segundo en ráfagas de varios segundos, con deceleraciones de hasta 1.500 g. Lo normal es que antes de acabar la jornada acabases más sonado que un viejo boxeador, con el cerebro hecho pasta para bocatas. Bueno, no, lo normal es que cayeses patas arriba al primer golpe. Y sin embargo, esto es lo que hace el pájaro carpintero para ganarse la vida. Sí, el de los dibujos animados. Así que un grupo de científicos chinos especializados en mecánica computacional se ha dedicado a estudiar tan intrigante cuestión, más que nada con el propósito de aprender cosas para prevenir las lesiones cerebrales en humanos.” Nunca lo había pensado. […]

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