Hva kan hodestøtende geiter avsløre om hjerneskade?

Hodeslag mellom mannlige storfe (familien som inkluderer storfe, okser, geiter, sauer og bøfler) ser og høres dramatisk ut.

"De slår veldig hardt," sier Nicole Ackermans, som leder Comparative Vertebrate Neurodegeneration Lab ved University of Alabama. "Vi jobber med pygmeegeiter akkurat nå, og til og med de slår imponerende hardt."

Mens alle mannlige storfe bruker horn for å imponere potensielle partnere, deltar noen arter – spesielt sauer, geiter og moskusokser – i kraftige hodestøt-kamper for flokkdominans. Hannene står overfor hverandre, senker hodet og lader med høyeste løpehastighet, og ramler hode mot hode, noen ganger dusinvis av ganger på rad.

Det er bare naturlig å lure på hva den slags gjentatte krefter gjør med dyrenes hjerner, sier Ackermans. Hun studerer hjernen til dyr som slår hodet for å bedre forstå hvordan skader kan øke og føre til nevrodegenerasjon. Ackermans håper denne forskningen vil fylle hull i vår kunnskap om hvordan nevrodegenerative lidelser, som Alzheimers sykdom og

kronisk traumatisk encefalopati (CTE), utvikles over tid hos mennesker.

Kostnaden ved dominans

Forslaget om at hodestøt på dyr kan pådra seg hjerneskader er ikke nytt, men Ackermans var blant de første forskerne som spesifikt leter etter bevis på naturlig forårsaket hjerneskade i naturen bovider. I en studie publisert i fjor, undersøkte hun og hennes kolleger hjernen til hannmuskus- og storhornsau under mikroskopet for bevis på traumatisk hjerneskade. Analysene avslørte ansamlinger av fosforylert tau, et protein frigjort av skadde og døende nevroner.

"I tillegg så mønsteret ut som tidlig stadium av CTE i en menneskelig hjerne, ved at det var mye skade rundt de kortikale sulciene, foldene i hjernen," sier Ackermans. Det er her hodestøtkreftene er mest konsentrert og sannsynligvis vil skape cellulær skade, så "dette mønsteret må skyldes traumer og ikke bare aldring."

Ved første øyekast kan disse resultatene virke motintuitive: Hvorfor ville dyr utvikle seg til å engasjere seg i en atferd som resulterer i hjerneskade? I en ny artikkel i journalen Trender innen nevrovitenskap, beskriver Ackermans den evolusjonære avveiningen som har tillatt hodestøtkamper å vedvare blant bovider.

I utgangspunktet trenger ikke hanngeiter, sauer og moskusokser å kunne tåle gjentatte hodestøt. "Alt de trenger å gjøre er å leve lenge nok til å reprodusere, og det er det som betyr noe," sier Ackermans. «Jeg har blitt sitert for å si: «Bighornsauer trenger ikke å gå i kryssord.» Det spiller ingen rolle om de har demens, så lenge de gir videre sine gener.”

Som de fleste storfe har storhornsau et haremsamfunn med én dominerende hann som parer seg med alle hunnene i flokken. Headbutting kamper er hvordan dominans bestemmes. Ackermans mistenker at menn kan ha noen funksjoner som beskytter dem på kort sikt, for eksempel tykkere hodeskaller, men at hjernetraumer over tid kan samle seg.

"Hvis en mann fortsetter å vinne headbutting-konkurranser, kan han få litt hjerneskade, men han blir også far til neste generasjon," sier Ackermans. "Bighornsau lever bare rundt 10 år i naturen uansett, så det er sannsynligvis ikke nok tid til å akkumulere virkelig alvorlige, kroniske hjerneskader."

The School of Hard Knocks

Hos mennesker er det fortsatt dårlig forstått hvordan og når akutt traumatisk hjerneskade utvikler seg til kronisk nevrodegenerasjon.

"Vi vet ikke hvor mange hjerneskader du trenger, hvor vanskelige de må være, og på hvilket tidspunkt akutte skader forvandles til noe mer kronisk," sier Ackermans.

Disse spørsmålene er komplekse å ta opp i levende menneskelige hjerner, så forskere har vendt seg til dyremodeller for hjerneskade, for det meste gnagere. Ackermans sier at disse modellene kan være verdifulle for noen spesifikke bruksområder, men resultatene kan ofte være vanskelige å oversette til mennesker. Hun mener husdyr som sauer og geiter viser potensial som en mer naturalistisk modell for traumatisk hjerneskade.

Bovids hjerner er nærmere i størrelse og anatomi til mennesker (f.eks. har de hjernefolder, mens musehjerner er glatte). De har også lengre levetid enn mus, noe som gjør at nevrodegenerative prosesser kan studeres over lengre tidsskalaer. Tamsau har til og med vist seg å utvikle Alzheimers-lignende hjerneforandringer, potensielt forverret av hodestøt.

Men Ackermans laboratorium er ikke bare begrenset til storfe. "Det er en hel rekke arter som treffer hodet," sier hun. "Hver gang jeg snakker om dette emnet, kommer noen fra et annet felt til meg et annet eksempel."

Disse inkluderer fugler som hakkespett så vel som havsuler, dykkende fugler som treffer vannet ekstremt hardt, og hjelmhornfugler, som kolliderer med hodet først i luften. Papegøyefisk og noen arter av skogsvinhodet. Hodestøt er til og med en frierioppførsel sett hos spermhval hanner.

"Jeg vet ikke om hodestøt gir dem hjerneskade," sier Ackermans. "Ingen har gitt meg en spermhvalhjerne ennå."

Totalt sett sier Ackermans at å undersøke konsekvensene av harde hodepåvirkninger i naturen kan lære oss hvordan vi kan forhindre eller lindre nevrodegenerasjon hos mennesker. "Det er alle slags forskjellige eksempler på dyr som slår hodet som en del av deres naturlige oppførsel," sier hun. "Om de pådrar seg hjerneskade er det nye spørsmålet vi ønsker å studere."