頭をぶつけすぎるとバカになるのでしょうか？ビッグホーンシープ：君はできるけど、僕はできない

人気アニメ「鬼滅の刃」には、主人公の炭治郎が危機的状況に陥ったときに、敵の額を何度も殴るという有名なミームがあります。 「炭治郎の必殺技は頭突きだ」とか「炭治郎は柱と呼ばれるべきだ」と冗談交じりに言う人も多い。幽霊退治は危険度の高い仕事のようです。架空の邪悪な幽霊に加えて、慢性外傷性脳症（CTE）という現実の病気についても心配しなければなりません。

見てるだけで痛い… |鬼滅の刃

影響のコスト

頭部への頻繁な衝撃は脳に回復不可能な損傷を引き起こす可能性があります。受傷後8～10年以内に、CTE患者の知的能力は徐々に低下し、うつ病や記憶喪失などの症状が現れます。重症の場合は、自力で身の回りの世話をする能力を完全に失い、治療法はありません。 CTE は、激しい身体接触を行うアスリートなど、衝撃を受けやすい人によく見られます。

「コンカッション」という映画があります。これは実際の出来事を基にしており、フットボール選手の職業病であるCTEについて語っています。ボクサー犬はCTEのリスクも高く、この病気の一種は「ボクサー認知症」というニックネームさえ付けられています。

CTE 後の脳萎縮 |ボストン大学外傷性脳症研究センター

個人的な興味から言えば、元横綱の曙（相撲を引退した後、総合格闘技にも挑戦していた）は晩年、記憶喪失に悩まされていた。 CTE は死後に脳組織を検査することによってのみ診断できます。彼を診断することはできませんが、それは検討する価値のあるアイデアです。

頭突きの危険にさらされる動物は人間だけではありません。雄のオオツノヒツジ（Ovis canadensis）は繁殖期にメスを求めて争い、頭突き競争をします。 2つのラムが衝突すると、衝撃力は3400Nに達し、衝突の瞬間の減速は毎秒300メートル近くになります。彼らは頭蓋骨を打撃から守るために何らかの特徴を進化させたと考えるのが妥当であり、これらの特徴はアスリートや幽霊を倒す剣士の頭を守る方法を考案するヒントになるかもしれない。

角で互いに突き合うビッグホーン羊 |グレッグバルビン / ユーチューブ

ビッグホーンシープからの啓示

ショックアブソーバーの機能は、運動エネルギーを他の形式に変換することです。衝突後、一定期間、ショックアブソーバーは弾性変形を起こし、運動エネルギーを低減します。 「トムとジェリー」のスポンジマットレスを想像してみてください。高所から落下したトムを受け止めた後、マットレスは深く沈み、接触時間が長くなり、トムに作用する運動エネルギーが減少しました。

オオツノヒツジの角の外層はケラチンで、内層は骨質の角芯です。角の芯にある骨は発泡紙のように薄く、特に緩く多孔質で、衝撃を吸収する役割を果たします。ビッグホーンシープの角は長い間注目を集めてきました。衝撃吸収性に優れたフットボール用ヘルメットを発明したいと願い、バイオニクスを研究し、角の芯を模倣したクッション材を開発する人々もいる。

ビッグホーンシープの多孔質の角の芯 | Trevor G. Aguirre 他/ サイエンティフィック・リポーツ（2020）

ビッグホーンシープは突進するだけでなく、角を使って互いの額を突き合わせるので、角だけが衝撃吸収手段というわけではないだろう。ショックアブソーバーとして機能していると考えられることが多い別の部分は、前頭洞です。前頭洞は、一般的に鼻の付け根から額にかけて位置する 2 つの骨の空洞です。人間の前頭洞の高さはわずか3cm程度ですが、オオツノヒツジや他のヒツジ類の前頭洞は巨大で、角の中心まで達しており、何か特別な機能があるのではないかと考えさせられます。

しかし、解剖学者アンドリュー・A・ファーケはヤギの頭蓋骨の前頭洞を研究し、その衝撃吸収効果は限られているという結論を出しました。巨大な「脳の穴」は骨を保存し、頭蓋骨の重量を軽減する可能性が高い。フォーク氏はまた、さまざまなウシ種の頭蓋骨を比較した。一部の動物（ビッグホーン羊やヤギなど）は頭をぶつけることができ、前頭洞を持っていますが、頭をぶつける頭亜科動物には前頭洞がまったくありません。ビッグホーンシープは大きな前頭洞を持っており、前頭洞は脳を保護できるはずだと想定するのは、過剰な帰属の誤りです。

ヤギの頭部の断層撮影。円は前頭洞を示しています。 | Mohsen Tohidifar 他/ 解剖学国際学会誌 (2020)

血管はショックアブソーバーとして機能しますか?

もう一つの推測があり、証拠は十分ではありませんが、非常に興味深いものです。著者のグレゴリー・D・マイヤーは動物の専門家ではなく、スポーツ医学の専門家です。彼はメディアのインタビュー中にこのことを取り上げたので、言及はありません。

脳は頭蓋骨にぴったり収まっていません。頭蓋骨に隙間があるので、打たれると脳が揺れます。隙間を小さくできれば脳の揺れも軽減でき、脳損傷のリスクも軽減できます。このギャップを埋めるために何が使えるでしょうか?血管。ビッグホーンシープの中空の角の芯は呼吸器系とつながっており、吐き出した空気を蓄えてから吸い込むことができます。吐き出された高濃度の二酸化炭素が血液中に入ると、脳の血管が拡張し、脳の震えを防ぎます。つまり、拡張した血管はギフトボックス内のラフィアのように隙間を埋めて衝撃を吸収するのです。

ちなみに、サイは実際には頭を突き合わせることはありません。 | Pixabay

この原理に基づいて、マイヤーはアスリートの頭部を保護するための首輪を開発しました。首輪は頸静脈を優しく圧迫し、脳に戻る血流を遅くして頭蓋内の血管を膨らませ、隙間を埋めて脳への衝撃力を軽減します。首輪は実験に使用されたが、ビッグホーン羊に関する彼の説明を裏付ける確固たる証拠はない。

動物には免疫がないのでしょうか？

最後に、動物が CTE に対して免疫がない可能性を考慮する必要があります。昨年、解剖学者ニコール・L・アッカーマンズと彼女の同僚は、彼女のチームがジャコウウシ（Ovibos moschatus）の脳に、人間のCTEの初期症状に似た脳損傷の微細な兆候を発見したという短い報告書を発表した。オスのジャコウウシもメスをめぐって争うときに頭を突き合わせます。数年前の研究では、脳震盪に最も対処する能力に優れた動物であるキツツキの脳内にタウタンパク質の沈着が見つかり、これは脳損傷の兆候でもある可能性がある。彼らの頭は剣や銃弾に対して無敵ではないことがわかります。

ジャコウウシの衝撃、バンッ！ ！ |エドナ・ルード / Facebook

進化は万能ではありません。成体の雄のジャコウウシの体重は最大300キログラムで、木をついばむキツツキの瞬間加速度は1,200グラムに達します。おそらく、このような巨大な衝撃は動物組織の材料性能限界を超えているのでしょう。さらに、進化は、金儲けだけをして損失がないビジネスではなく、あらゆる面で「利益」と「損失」のトレードオフです。恋のライバルに勝てず子孫を残せない雄のジャコウウシは、脳損傷よりもはるかにひどい状態です。

おそらく、寿命が短く、知能も低い動物にとっては、脳損傷は人間ほど恐ろしいものではないのでしょう。あなたはジャコウウシではないのに、ジャコウウシが頭を悩ませているかどうかをどうやって知るのですか?

参考文献

[1] Ackermans、Nicole L.、他。 「ジャコウウシにおける外傷性脳損傷のような病理。TBI の自然発生への影響。」神経科学学会グローバルコネクトーム（2021年）。

[2] Ackermans、Nicole L.、他。 「外傷性脳損傷および慢性外傷性脳症の非従来型動物モデル」神経科学研究ジャーナル99.10（2021）：2463-2477。

[3] Farah G、Siwek D、Cummings P.キツツキの脳におけるタウ蓄積[J]。 PloS one、2018年、13(2):e0191526。

[4] ファーケ、アンドリューA.「ヤギの前頭洞と頭突き：有限要素解析」実験生物学ジャーナル211.19（2008）：3085-3094。

[5] Myer GD、Yuan W、Barber Foss KD、他頭部衝撃曝露時に加えられた外部頸静脈圧迫が脳の神経解剖学的および神経生理学的バイオマーカーの縦断的変化に及ぼす影響：予備調査[J]。神経学のフロンティア、2016年、7：74。

著者: レッドクイーン

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