猫头鹰的头部十分灵活，不仅能向后转，还能向上转和向下转，似乎可以向任意方向转动度，但是从解剖结构中我们得知，猫头鹰的头最多能转度左右。
猫头鹰之所以需要这种能力，是因为它们的眼睛像望远镜一样是管状的，而不是像哺乳动物那样是球形的，管状的眼睛无法像球形眼睛那样大范围转动，因此猫头鹰必须在更大的角度范围中转动头部来观察周围的世界。
有些猫头鹰物种，比如横斑林鸮，如下图所示，它们甚至习惯向右，然后向下大幅度转动头部，来看左边的物体……
但是，动物的头部转动的角度如此大，可能会出现一个问题：颈部大动脉可能会被撕裂，或者至少会阻止血液进入大脑。但猫头鹰却不会出现这种情况。
此前，科学家们也一直很迷惑，一些长期处理头部和颈部动脉创伤的专家也在问，为什么猫头鹰没有因为大角度且快速转动头部而死亡？
如果人类试图如此快速地大角度旋转头部，会撕裂动脉衬里，这会导致血栓形成并导致中风（此外还会折断脖子）。大多数动物（包括猫头鹰和人类）颈部的颈动脉和椎动脉非常脆弱，甚至很容易受到血管内衬轻微撕裂的影响。
为了观察猫头鹰颈部转动时血管的情况，曾经有科学家将染料注入了十几只猫头鹰尸体标本的血管中，并通过CT扫描观察到闪闪发光的液体像血液一样在鸟类动脉中扩散。然后它们扭动标本的头部，看看发生了什么。
在制作了CT扫描图像后，他们还将一种类似塑料的物质注入死亡的雪鸮、横斑林鸮和大角鸮的静脉，并对动物进行解剖，绘制血管的路径和位置。
他们发现了一些以前未被发现的独特特征。首先，猫头鹰的颈骨或脊椎骨上的允许动脉通过的通道，比其他鸟类或人类身上的通道大得多。人类脊椎骨中的通道大约与动脉的直径大小相当，但猫头鹰脊椎骨上的通道大约是动脉的10倍大。这些骨质通道中还包含有缓冲气囊，用来缓冲头部的扭曲运动对动脉的撞击。
简单来说就像一根电线，如果电线的绝缘塑料外皮紧紧地包裹着铜线，那么当塑料外皮旋转的时候，里面的铜线也会随之旋转。而如果塑料外皮的直径是铜线的10倍，内部中空，那么当塑料外皮被扭曲的时候，里面的铜线不受到太大的扭曲。
科学家们还注意到，猫头鹰的颈部动脉的底部比其他动物的要松弛，所以当它们的头部转向极端的时候，动脉不会倍拉伸或断裂。
颈椎骨中的大通道和动脉底部的松弛有助于解释为什么血管不会破裂，但这些还没有能解释为什么猫头鹰转动头部时血液供应没有被切断——如此剧烈的扭曲，血管必然会部分堵塞。
科学家们还注意到，颈部动脉接近的大脑那个地方，略微增大，这在许多其他动物中是不常见的（血管通常会随着离心脏越远而变得越小）。科学家们认为，这些扩大的区域可能起到血液蓄水池的作用，因此当头部旋转时，大脑有额外的血液可以利用。
猫头鹰大脑附近的血管也高度相连，一种名为“三叉神经动脉”的血管连接猫头鹰大脑的前部和后部，这有助于为该大脑提供尽可能多的血液。另外，猫头鹰的颈部有14块椎骨（人类的只有7块），当猫头鹰的头部旋转时，它们的头部只围绕最上端的那块椎骨的一个点旋转，这进一步避免了动脉的扭曲。
这些发现只是鸟类如何完全适应环境的一个典型例子，尽管它们的眼睛相对固定，但它们仍能扫视周围的东西。猫头鹰是一种迷人的动物，通过了解这种鸟类的颈部和头部构造，可以促进仿生学的发展，工程师们可以设计出更灵活的器械，比如火星探测器上的机械手等等。