Как въздействието върху главата може да увреди мозъка - и да доведе до мозъчно сътресение

Повишаването на осведомеността за тежките и трайни въздействия на силни удари в главата, като сътресения, черепно-мозъчна травма (TBI) и неврологични разстройства, накара изследователите да се съсредоточат върху това какво точно се случва в черепа по време на голям удар.

Д-р Мехмет Кърт, машинен инженер в Технологичния институт Стивънс, който изучава биомеханиката на мозъка и черепа в покой и по време на бързи движения на главата, вече има биоинженерни симулации, които проследяват как мозъкът се държи при удар, реконструирайки инерционното стресове и напрежения, които преобладават в мозъка, който току-що е бил ударен отстрани.

„Мозъкът не само звъни, но има и отчетлив модел на звънене, когато главата е ударена отстрани и има ротационно ускорение“, каза Кърт.

Новите констатации може да имат значение не само за оценката на мозъчната травма, но и за производителите на спортни каски в търсене на измервания, които могат просто да разграничат „сътресение“ от „без сътресение“, за да помогнат на индустрията да установи стандарти за безопасност.

За изследването изследователският екип анализира както симулирани, така и човешки данни за мозъчни движения, които са довели до сътресения.

Екипът установи, че страничните удари в главата водят до ротационни ускорения, които карат механичните вибрации да се концентрират в две области на мозъка: мозолистото тяло, мостът, който свързва полукълбите, и перивентрикуларната област, бели частици на мозъка в корена на мозъка, които помагат за ускоряване мускулно активиране.

Изследователите откриха, че вътрешната геометрия на черепа и желатинозната природа на мозъка карат тези два региона да резонират на определени честоти и да получават повече енергия под формата на срязващи сили или противоположни движения, отколкото останалата част от мозъка.

По-голямото напрежение на срязване изглежда дава повече увреждане на тъканите и клетките, особено след като срязването има тенденция да деформира мозъчната тъкан по-лесно от другите биологични тъкани.

„Ударът в главата създава нелинейно движение в мозъка“, каза студентът от Стивънс Джавид Абдерезай. "Това означава, че малките увеличения на амплитудата могат да доведат до неочаквано големи деформации в определени структури."

Тези нелинейни вибрации не са изненадващи в сложен орган, характеризиращ се с редица тъканни плътности. Добавете задържащите ефекти на здравите защитни мембрани, които държат мозъка на място както отгоре, така и отдолу, и някои региони със сигурност ще се отделят по-зле при странични удари.

Идентифицирането на частите на мозъка, които са най-уязвими при странични удари, ги прави първостепенни цели за по-нататъшно разследване.

Констатациите, публикувани в списанието Приложен физически преглед, имат силни последици, тъй като над 300 000 американски деца и тийнейджъри страдат от сътресения, свързани със спорта всяка година.

Източник: Технологичен институт Стивънс