딱따구리의 뇌는 괜찮을까? 연구자 "뇌는 괜찮지만, 예상했던 이유는 아니었다"

딱따구리의 두개골에는 '충격 흡수재'가 존재하지 않았다!

딱따구리는 1초에 20~25회나 되는 속도로 나무를 쪼지만 그로 인해서 뇌를 다치는 일은 전혀 없습니다.

이는 전문가들에게 오랜 의문이었으며 예상하는 가능성으로는 '부리와 두개골 사이에 충격흡수재가 있어서 그것이 뇌를 지키고 있다'는 설이 유력하게 제기돼 왔습니다.

이러한 아이디어는 격한 접촉 스포츠인 미식축구에서 부상 방지 헬멧 개발에도 응용할 수 있겠다고 생각되었을 정도였습니다.

하지만 이번에 벨기에 앤트워프대(University of Antwerp) 등의 연구에서 딱따구리에는 충격으로부터 뇌를 보호하는 흡수재가 전혀 존재하지 않는 것으로 밝혀졌습니다.

오히려 딱따구리는 충격을 정면으로 전부 받고 있었던 것 같습니다.

그렇다면 왜 그들은 두통이나 뇌진탕을 일으키지 않는 것일까요?

본 연구의 자세한 것은 2022년 7월 14 일자로 과학 잡지 'Current Biology'에 게재되어 있습니다.

요약

• 부딪히는 충격은 전혀 경감되지 않았다!
• 딱따구리의 뇌 크기라면 뇌진탕은 일어나지 않는다

부딪히는 충격은 전혀 경감되지 않았다!

본 연구에서는 '딱따구리가 뇌를 보호하기 위해 충격을 흡수하고 있다'는 가설을 검증하기 위해 초고속 카메라를 이용해서 3종의 딱따구리의 쪼는 행동을 촬영하였습니다.

대상으로 삼은 것은 3종의 딱따구리로 나무를 쪼는 모습을 1초에 최대 4000프레임으로 기록해서 충격을 받았을 때 부리와 머리의 미묘한 움직임을 분석했습니다.

그 결과 쪼으면서 생기는 충격은 전혀 감쇠되지 않았고, 부리와 머리에 충격을 그대로 받아내고 있었던 것입니다.

동영상에서 딱따구리의 부리와 그 붙임머리, 그리고 뇌 부분에 색상이 다른 마커를 붙여서 확인해보니 모든 부위가 나무를 쪼는 순간에 똑같은 속도로 정지하고 있었습니다.

이는 부리에서 두개골에 이르기까지 충격을 일절 흡수하지 않았다는 것을 의미합니다.

https://youtu.be/Uiz9BrHbZu4

아래는 딱따구리의 신체 측정치와 충격 발생 시 머리 부분의 평균 속도를 컴퓨터 모델에 내장해 충격을 흡수하지 않는 모델과 충격을 흡수하는 모델(부리와 두개골 사이에 충격 흡수재가 있을 것으로 상정) 등 2개 패턴을 만들어 비교한 것입니다.

그 결과 충격을 흡수하는 모델의 경우 나무를 쪼는 힘이 극단적으로 약해지는 것을 알게 된 것입니다.

시뮬레이션한 모습. 위가 딱딱한 부리와 두개골, 아래가 부리와 두개골 사이에 충격 흡수 구조가 있었을 경우를 나타낸다.충격 흡수재가 있으면 나무에 충격파가 약해져 버린다

연구주임 샘 반 바센베르크(Sam Van Wassenbergh) 씨는 이렇게 설명합니다.

만약 딱따구리가 충격을 흡수하면서 나무를 쪼으면 아주 많은 에너지 비용이 듭니다.

뇌에 충격을 줄이는 쿠션을 내장했다고 생각할 때 나무에 구멍을 내려면 지금보다 더 강한힘이 필요할 겁니다.

그렇다면 충격 흡수재를 갖추고 있지 않은데도 왜 뇌에 손상이 없는 것일까요?

딱따구리의 뇌 크기라면
뇌진탕은 일어나지 않는다

댕기딱따구리

딱따구리의 지속된 쪼으는 행동은 원숭이나 사람의 뇌 크기라면 뇌진탕을 일으키기에 충분한 충격입니다.

하지만 조사 결과 딱따구리 정도의 작은 뇌라면 그 충격으로도 뇌에 손상을 입히는 데는 미치지 못하는 것으로 밝혀졌습니다.

바센베르크씨는 '딱따구리의 뇌 사이즈를 근거로 했을 경우, 쪼으는 행동으로 인한 충격은 뇌진탕을 일으키는 임계치에 한참 못미치고 있었다'라며 설명합니다.

(A) 인간의 뇌와 (B) 3종의 딱따구리의 뇌를 비교한 그림.딱따구리의 뇌 크기에서는 뇌진탕의 역치 압력이 인간보다 유리하다는 것을 알 수 있다

또 딱따구리가 쪼으는 나무줄기는 비교적 부드러운 재질로 쉽게 변형될 수 있으며 그만큼 뇌에 충격도 덜했습니다.

연구팀에 따르면 딱따구리의 뇌가 손상을 입으려면 지금의 2배 속도로 나무를 쪼거나 금속 같은 더 단단한 표면을 쪼아야 한다고 말합니다.

그러한 조건이라면 딱따구리 역시도 뇌진탕을 일으킬 것으로 예상됩니다.

최근 연구에서는 박치기를 하는 동물은 뇌에 장애를 일으킬 가능성이 지적되고 있지만 딱따구리의 경우는 특별한 기능을 몸에 지니지 않더라도 뇌에서의 손상을 걱정할 필요가 없는 것 같습니다.

이번 연구의 성과는 오랜 기간 전문가들 사이에 퍼져 있었던 "충격 흡수설"을 정면으로 반박하는 내용인 것입니다.

게다가 생물 진화론적 시점에서 바라보면 더 큰 머리와 목 근육을 가진 딱따구리종이 존재하지 않는 이유도 이것으로 설명이 될 지도 모르겠습니다.

큰 머리와 근육을 갖춘 딱따구리는 더 강력한 충격을 일으킬 수 있는데, 그것은 딱따구리의 뇌 크기로도 뇌진탕을 일으킬 위험을 높여 버릴것입니다.

지금 정도의 사이즈감이라면 여분의 충격 흡수재도 필요로 하지 않고 과감히 나무 붙이가 가능한 것 같습니다.

관련원문은 아래링크를 참고하세요.

Woodpeckers minimize cranial absorption of shocks


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