Los pájaros carpinteros no resisten las consecuencias nocivas de los impactos en la cabeza; los evitan. Picotean a velocidades de 5,6 a 7,5 m/s durante 10 a 15 ms. La fuerza de impacto máxima estimada que soportan es inferior a 1.000 g, donde g es la aceleración gravitacional (g=9,81 m/s2). Al medir las presiones intracraneales y las aceleraciones craneales en pájaros carpinteros anestesiados, se demostró que las fuerzas de impacto superiores a 1250 g (12,2 kPa) provocaban lesiones importantes en la cabeza, mientras que las fuerzas de hasta 1000 g (9,8 kPa) no.

En caso de fuerzas de impacto muy elevadas se produce un estado transitorio de “conmoción cerebral”, en el que el cerebro se presiona contra el cráneo (deformación cerebral), se produce un breve período de desmayo y el pájaro carpintero pierde su agarre. La capacidad de los pájaros carpinteros de picotear repetidamente durante largos períodos sin sufrir lesiones requiere una rápida recuperación de las consecuencias del impacto.

Las tres características de la anatomía y el comportamiento del pájaro carpintero que son responsables de prevenir (o minimizar) las lesiones en la cabeza son un cráneo rígido, una masa cerebral reducida y una acción de retroceso rápido del aparato hioides (Fig. 1). El cráneo está rígido para minimizar las fuerzas transmitidas al cerebro (reducción de tensión). Gran parte de la energía del impacto es absorbida por el cráneo, que se deforma elásticamente. El cráneo está reforzado con una red de trabéculas óseas cruzadas, que está particularmente bien desarrollada en la parte posterior del cráneo, detrás del cerebro (Fig. 1). La masa cerebral de los pájaros carpinteros se reduce en relación con la masa corporal, lo que reduce la fuerza de inercia durante el impacto. La parte posterior del cráneo es cóncava, lo que deja suficiente espacio para que el pequeño cerebelo se retire de una trayectoria de impacto directo entre la punta del pico y el cráneo. Finalmente, el aparato hioides del pájaro carpintero funciona como un casco protector incorporado, con la parte anterior de la lengua envuelta alrededor del cráneo como un amortiguador. La acción amortiguadora del aparato hioides también está asociada con el rápido retroceso del pico al final del impacto. Esta acción proporciona una fuerza contraria que invierte rápidamente la aceleración de la cabeza y el cerebro, impulsándolos hacia adelante justo antes de que el impacto fuerce la cabeza hacia atrás.

La función principal del hioides es sujetar la lengua en el pico, pero al actuar como un casco protector, es efectivamente un amortiguador (Fig. 2). Cuando la punta del pico golpea la madera con una fuerza de hasta 1250 g (12,2 kPa), se detiene repentinamente, pero la cabeza sigue avanzando. Este movimiento comprime el aparato hioides y el aire en los senos nasales, lo que proporciona el mecanismo de amortiguación contra el impacto. El extremo anterior del aparato hioides flexible se extiende hacia adelante justo sobre la placa ósea de la mandíbula superior, proporcionando la primera barrera al cerebro cuando el pico se detiene repentinamente. El aparato hioides continúa como varillas óseas delgadas que se encuentran contra el interior del cráneo y llegan hasta la parte posterior del cráneo. Estas varillas están encerradas dentro de la lengua, que, a su vez, llena la mandíbula superior hasta la punta del pico. No es sólo el hioides en sí, sino el aire que lo rodea y la lengua lo que proporciona el "efecto hidráulico" necesario para prevenir lesiones en la cabeza. Al final del impacto (10 a 15 ms), las fuerzas elásticas similares a resortes del pico y la acción de retroceso del aparato hioides impulsan el pico hacia adelante nuevamente a medida que la cabeza vuelve a colocarse en su lugar (Fig. 2).

Estas tres adaptaciones especiales de los pájaros carpinteros les permiten picotear a gran velocidad para localizar comida en la madera podrida sin dañar su cerebro; sin embargo, no protegen contra lesiones por colisiones con objetos duros, como cables telefónicos y ventanas de vidrio, que a menudo resultan fatales.