Pourquoi les pics-bois ne souffrent-ils pas de commotion cérébrale malgré leurs coups rapides sur les troncs d’arbres ? Les pics-bois sont des « médecins de la forêt » bien connus. Pour manger les insectes cachés dans les troncs, ils peuvent donner jusqu’à 20 coups par seconde, et même jusqu’à 12 000 coups par jour, chaque coup subissant une accélération pouvant atteindre 1 200 fois celle de la gravité. Comment les pics-bois parviennent-ils à éviter de se blesser à la tête dans de telles conditions ? Une équipe de recherche dirigée par Ivan Schwab, ornithologue à l’Université de Californie, a étudié cette question et a reçu le prix Ig Nobel de la médecine en 2006. Les chercheurs ont mis en place un environnement contrôlé pour observer les pics-bois, testé la force de leurs coups à l’aide de capteurs et filmé ces coups avec deux caméras à ralenti. Ils ont également recueilli et analysé les données du crâne des pics-bois à l’aide de la tomographie par ordinateur et du microscope électronique à balayage, en notant précisément la structure de leur crâne et les zones de variation de la densité osseuse. À l’aide de ces données, les scientifiques ont simulé sur ordinateur les forces exercées sur le crâne pendant un pic-bois.
Grâce à cette simulation, les chercheurs ont découvert que plusieurs facteurs permettaient de réduire les effets des forces d’impact sur les pics-bois. La raison principale réside dans le fait que les pics-bois ont développé une série de mécanismes pour protéger leur cerveau et leurs yeux des impacts. Tout d’abord, leur os hyoïde, situé sous le bec, se divise en deux branches qui s’enroulent autour de l’arrière du crâne, remontent vers l’avant et se rejoignent à nouveau devant le front. C’est comme une « ceinture de sécurité » qui empêche le cou de se casser vers l’arrière. Leur mâchoire inférieure est reliée au crâne par un muscle puissant qui se contracte rapidement avant l’impact, servant également d’amortisseur. Ensuite, la forme de leur bec est particulière. Le bec supérieur est plus long que le bec inférieur. Lorsque la force d’impact est transmise du bout du bec au crâne, cette structure atténue l’impact et l’éloigne du cerveau. De plus, le crâne des pics-bois est spongieux. Non seulement il est très épais et solide, mais il contient également de nombreux petits espaces, un peu comme une éponge, qui dissipent l’énergie de l’impact et protègent le cerveau. Entre le crâne et le cerveau, il y a trois membranes : la dure-mère, l’arachnoïde et la pachyménine. L'espace entre l’arachnoïde et la pachyménine est appelé le sous-arachnoïde. Chez l’homme, le sous-arachnoïde est rempli de liquide céphalo-rachidien. Mais chez les pics-bois, il est très étroit et ne contient presque pas de liquide céphalo-rachidien, ce qui réduit la transmission des ondes de choc liquides et permet un amortissement et une absorption des forces externes. De plus, le cerveau des pics-bois est relativement petit, avec une surface relativement grande pour un objet de petite taille, et ses dimensions verticales sont supérieures à ses dimensions horizontales, ce qui facilite la dissipation de la pression exercée sur lui. En outre, le bec et la tête des pics-bois restent toujours alignés, assurant un impact très vertical, évitant ainsi les torsions qui pourraient déchirer les membranes du cerveau et provoquer des commotions cérébrales. Par conséquent, malgré leurs coups quotidiens répétés, les pics-bois peuvent supporter des impacts puissants pendant de nombreuses années.
La structure des yeux des pics-bois est également très ingénieuse. Les caméras à haute vitesse montrent qu’un instant avant l’impact, les paupières des pics-bois se ferment rapidement, évitant ainsi les éclats de bois projetés et protégeant les yeux comme une ceinture de sécurité. Leur rétine est remplie d’un glycosaminoglycane qui agit comme un amortisseur. Sur la rétine, il y a aussi un voile appelé « pecten », qui pourrait également jouer un rôle protecteur, car s’il est congestionné, il augmente temporairement la pression intraoculaire, protégeant ainsi le cristallin et la rétine.
Les chercheurs soulignent que la protection du cerveau des pics-bois contre les blessures résulte de l’action combinée de plusieurs facteurs, et non d’un seul d’entre eux. Cela montre bien que la structure détermine la fonction. Cette découverte scientifique aidera les scientifiques à concevoir des dispositifs de protection plus efficaces pour le cerveau humain.