Wird man dumm, wenn man seinen Kopf zu oft stößt? Dickhornschaf: Du kannst, aber ich kann nicht

Im beliebten Anime „Demon Slayer: Kimetsu no Yaiba“ gibt es ein berühmtes Meme: Wenn der Protagonist Tanjiro sich in einem kritischen Moment befindet, schlägt er den Feind mehrmals mit der Stirn. Viele Leute sagen scherzhaft, dass „Tanjiros ultimativer Move der Kopfstoß ist“ und „Tanjiro sollte Kopfsäule genannt werden“. Es scheint, dass das Töten von Geistern eine riskante Aufgabe ist. Neben fiktiven bösen Geistern müssen wir uns auch vor einer realen Krankheit fürchten: der chronisch-traumatischen Enzephalopathie (CTE).

Es tut schon beim bloßen Hinschauen weh... | Dämonentöter: Kimetsu no Yaiba

Die Kosten der Auswirkungen

Häufige Stöße auf den Kopf können zu irreversiblen Hirnschäden führen. Innerhalb von 8 bis 10 Jahren nach der Verletzung nimmt die geistige Leistungsfähigkeit von CTE-Patienten allmählich ab und es treten Symptome wie Depressionen und Gedächtnisverlust auf. In schweren Fällen verlieren sie völlig die Fähigkeit, für sich selbst zu sorgen, und es gibt keine Heilung. CTE tritt häufiger bei Menschen auf, die anfällig für Stöße sind, wie beispielsweise Sportler, die intensiven Körperkontakt haben.

Es gibt einen Film mit dem Titel „Concussion“, der auf einer wahren Begebenheit basiert und von der Berufskrankheit CTE bei Footballspielern handelt. Auch bei Boxern besteht ein hohes Risiko für CTE. Eine Form der Krankheit wird sogar „Boxerdemenz“ genannt.

Hirnschrumpfung nach CTE | Zentrum für das Studium der traumatischen Enzephalopathie der Boston University

Aus persönlichem Interesse kann ich hinzufügen, dass der ehemalige Yokozuna Akebono (nachdem er sich vom Sumo zurückgezogen hatte, kämpfte er auch in Mixed Martial Arts) in seinen späteren Jahren an Amnesie litt. CTE kann erst nach dem Tod durch die Untersuchung des Hirngewebes diagnostiziert werden. Ich kann bei ihm keine Diagnose stellen, aber es ist eine Idee, die es wert ist, in Betracht gezogen zu werden.

Menschen sind nicht die einzigen Tiere, denen das Risiko von Kopfstößen droht. Männliche Dickhornschafe (Ovis canadensis) konkurrieren während der Paarungszeit um ihre Partnerin und liefern sich Kopfstoßwettbewerbe. Wenn zwei Widder aufeinanderprallen, erreicht die Aufprallkraft 3400 N und die Verzögerung im Moment des Aufpralls liegt bei fast 300 Metern pro Sekunde. Man kann davon ausgehen, dass sie bestimmte Merkmale entwickelt haben, die ihren Schädel vor Schlägen schützen. Diese Merkmale könnten uns als Inspiration für neue Möglichkeiten zum Schutz der Köpfe von Athleten und Geisterjägern dienen.

Dickhornschafe stoßen sich gegenseitig mit ihren Hörnern an | Gregbalvin / youtube

Offenbarung vom Dickhornschaf

Die Funktion eines Stoßdämpfers besteht darin, kinetische Energie in andere Formen umzuwandeln. Nach einem Aufprall verformt sich der Stoßdämpfer innerhalb einer gewissen Zeitspanne elastisch, wodurch die kinetische Energie abgebaut wird. Man kann sich die Schwammmatratze in „Tom und Jerry“ vorstellen. Nachdem die Matratze den aus großer Höhe gefallenen Tom aufgefangen hatte, sank sie tief ein, wodurch die Kontaktzeit verlängert und die auf Tom einwirkende kinetische Energie verringert wurde.

Die äußere Schicht des Horns des Dickhornschafs besteht aus Keratin, die innere Schicht ist ein knöcherner Hornkern. Die Knochen im Inneren des Hornkerns sind so dünn wie Schaumpapier, das besonders locker und porös ist und eine stoßdämpfende Funktion hat. Die Hörner von Dickhornschafen erregen schon seit langem Aufmerksamkeit. Manche Leute beschäftigen sich sogar mit Bionik und entwickeln Polstermaterialien, indem sie Hornkerne nachahmen, in der Hoffnung, einen Footballhelm mit besserer Stoßdämpfung zu erfinden.

Der poröse Hornkern von Dickhornschafen | Trevor G. Aguirre et al. / Wissenschaftliche Berichte (2020)

Dickhornschafe stoßen sich nicht nur gegenseitig mit den Hörnern an die Stirn, sondern stoßen sich mit ihren Hörnern auch gegenseitig an die Stirn. Die Hörner wären also nicht die einzige Stoßdämpfungsmaßnahme. Ein weiterer Teil, der oft als Stoßdämpfer verdächtigt wird, ist die Stirnhöhle. Die Stirnhöhlen sind zwei Knochenhöhlen, die sich im Allgemeinen von der Nasenwurzel bis zur Stirn erstrecken. Die Stirnhöhle des Menschen ist nur etwa 3 cm hoch, die Stirnhöhle des Dickhornschafs und einiger anderer Schafe ist jedoch riesig und reicht sogar bis in den Kern des Horns, was die Leute fragen lässt, ob sie eine besondere Funktion haben muss.

Der Anatom Andrew A. Farke untersuchte jedoch die Stirnhöhle von Ziegenschädeln und kam zu dem Schluss, dass ihre stoßdämpfende Wirkung begrenzt ist. Das riesige „Gehirnloch“ dient eher dazu, Knochen zu erhalten und das Gewicht des Schädels zu reduzieren. Falk verglich außerdem die Schädel verschiedener Rinderarten. Während manche Tiere (wie Dickhornschafe und Ziegen) ihren Kopf anschlagen können und über Stirnhöhlen verfügen, haben Cephalophine, die ebenfalls ihren Kopf anschlagen, überhaupt keine Stirnhöhlen! Die Annahme, Dickhornschafe hätten große Stirnhöhlen und diese müssten das Gehirn schützen, ist ein Überschätzungsfehler.

Tomographie eines Ziegenkopfes, wobei der Kreis die Stirnhöhle zeigt | Mohsen Tohidifar et al. / Anatomische Wissenschaft International (2020)

Blutgefäße wirken als Stoßdämpfer?

Es gibt noch eine weitere Vermutung, für die es zwar keine ausreichenden Beweise gibt, die aber sehr interessant ist. Der Autor, Gregory D. Myer, ist ein Sportmediziner, kein Tierexperte. Er hat es in einem Medieninterview angesprochen, daher gibt es keine Hinweise darauf.

Das Gehirn ist nicht fest im Schädel verankert. Der Schädel weist Lücken auf, sodass das Gehirn bei einem Schlag erzittert. Wenn der Abstand verringert werden kann, kann das Ausmaß der Gehirnerschütterung verringert werden, wodurch das Risiko einer Hirnschädigung verringert wird. Womit kann diese Lücke gefüllt werden? Blutgefäß. Der hohle Hornkern des Dickhornschafs ist mit dem Atmungssystem verbunden, das ausgeatmete Luft speichern und anschließend einatmen kann. Wenn die hohe Konzentration des ausgeatmeten Kohlendioxids ins Blut gelangt, erweitern sich die Blutgefäße im Gehirn und verhindern so, dass das Gehirn zittert. Mit anderen Worten: Die erweiterten Blutgefäße wirken wie der Bast in einer Geschenkbox und füllen die Lücken, um Stöße abzufangen.

Übrigens stoßen Nashörner nicht wirklich mit den Köpfen zusammen | Pixabay

Basierend auf diesem Prinzip entwickelte Mayer einen Kragen zum Schutz des Kopfes von Sportlern. Die Halskrause übt einen sanften Druck auf die Drosselvene aus und verlangsamt so den Blutfluss zurück zum Gehirn. Dadurch können die Blutgefäße im Schädel anschwellen, die Lücken füllen und die Aufprallkraft auf das Gehirn verringern. Die Halsbänder wurden in Experimenten eingesetzt, aber es gibt keine soliden Beweise für seine Erklärung des Dickhornschafs.

Sind Tiere nicht immun?

Schließlich müssen wir die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass Tiere nicht immun gegen CTE sind. Letztes Jahr veröffentlichten die Anatomin Nicole L. Ackermans und ihre Kollegen einen kurzen Bericht, in dem es hieß, ihr Team habe im Gehirn von Moschusochsen (Ovibos moschatus) winzige Anzeichen von Hirnschäden gefunden, die den frühen Symptomen von CTE beim Menschen ähneln. Auch männliche Moschusochsen stoßen beim Wettbewerb um die Partnerin mit den Köpfen zusammen. Eine Studie vor einigen Jahren fand Ablagerungen des Tau-Proteins im Gehirn von Spechten, den Tieren, die am besten mit Gehirnerschütterungen umgehen können, was auch ein Anzeichen für eine Hirnschädigung sein kann. Man kann erkennen, dass ihre Köpfe nicht unverwundbar gegenüber Schwertern und Kugeln sind.

Der Aufprall des Moschusochsen, bumm! ! | Edna Ruud / Facebook

Die Evolution ist nicht allmächtig. Ein erwachsener männlicher Moschusochse wiegt bis zu 300 Kilogramm und die augenblickliche Beschleunigung eines Spechts, der auf einen Baum pickt, erreicht 1.200 g. Möglicherweise übersteigt eine derart enorme Wirkung die materielle Leistungsgrenze von tierischem Gewebe. Darüber hinaus ist die Evolution kein Geschäft, bei dem man nur Geld verdient und keine Verluste macht, sondern ein Kompromiss zwischen „Gewinnen“ und „Verlusten“ in allen Aspekten. Ein männlicher Moschusochse, der einen romantischen Rivalen nicht besiegen kann und keine Nachkommen hat, ist weitaus schlimmer als eine Hirnschädigung.

Für Tiere, die eine kürzere Lebenserwartung haben und weniger intelligent sind als wir, sind Hirnschäden vielleicht nicht so schlimm. Sie sind nicht der Moschusochse. Woher wissen Sie also, ob der Moschusochse sich selbst geschlagen hat?

Verweise

[1] Ackermans, Nicole L., et al. „Pathologie ähnlich einem Schädel-Hirn-Trauma bei Moschusochsen. Auswirkungen auf das natürliche Vorkommen von Schädel-Hirn-Traumata.“ Globales Konnektom der Gesellschaft für Neurowissenschaften (2021).

[2] Ackermans, Nicole L., et al. „Unkonventionelle Tiermodelle für traumatische Hirnverletzungen und chronische traumatische Enzephalopathie.“ Journal of Neuroscience Research 99.10 (2021): 2463-2477.

[3] Farah G, Siwek D, Cummings P. Tau-Ansammlungen im Gehirn von Spechten[J]. PloS one, 2018, 13(2): e0191526.

[4] Farke, Andrew A. „Stirnhöhlen und Kopfstöße bei Ziegen: eine Finite-Elemente-Analyse.“ Journal of Experimental Biology 211.19 (2008): 3085-3094.

[5] Myer GD, Yuan W, Barber Foss KD, et al. Die Auswirkungen einer externen Kompression der Jugularvene während eines Kopfaufpralls auf longitudinale Veränderungen neuroanatomischer und neurophysiologischer Biomarker im Gehirn: eine vorläufige Untersuchung[J]. Frontiers in Neurology, 2016, 7: 74.

Autor: Red Queen

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