Як вплив на голову може пошкодити мозок - і призвести до струсу мозку

Зростання обізнаності про важкі та тривалі наслідки сильних ударів головою, таких як струс головного мозку, черепно-мозкова травма (ЧМТ) та неврологічні розлади, змусили дослідників зосередитись на тому, що саме відбувається всередині черепа під час великого удару.

Мехмед Курт, доктор філософії, інженер-механік Технологічного інституту Стівенса, який вивчає біомеханіку мозку та черепа в стані спокою та під час швидких рухів головою, зараз провів біоінженерні симуляції, які відстежують поведінку мозку при ударі, реконструюючи інерційну стреси та деформації, що переважають у мозку, який просто сильно вдарився збоку.

"Мозок не тільки дзвонить, але він має чіткий зразок дзвону, коли голова б'ється збоку і відчуває прискорення обертання", - сказав Курт.

Нові висновки можуть мати значення не тільки для оцінки травми мозку, але й для виробників спортивних шоломів у пошуках вимірювань, які можуть просто відрізнити "струс мозку" від "відсутність струсу мозку", щоб допомогти галузі встановити стандарти безпеки.

Для дослідження дослідницька група проаналізувала як змодельовані, так і людські дані про рухи мозку, які призвели до струсу головного мозку.

Команда виявила, що побічні удари в голову призводять до обертальних прискорень, які змушують концентрувати механічні вібрації в двох ділянках мозку: мозолистому тілі, мосту, що зв’язує півкулі, та перивентрикулярній ділянці, частках білої речовини в корені мозку, які сприяють швидкості активація м’язів.

Дослідники виявили, що внутрішня геометрія черепа і драглиста природа мозку змушують ці два регіони резонувати на певних частотах і отримувати більше енергії у вигляді зсувних сил або протилежних рухів, ніж решта мозку.

Більший штам зсуву, здається, приносить більше пошкодження тканин і клітин, особливо, оскільки зсув має тенденцію деформувати тканини мозку легше, ніж інші біологічні тканини.

"Попадання в голову створює нелінійні рухи мозку", - сказав аспірант Стівенса Джавід Абдерезай. "Це означає, що невелике збільшення амплітуди може призвести до несподівано великих деформацій у певних структурах".

Ці нелінійні вібрації не дивно для складного органу, що відрізняється різною щільністю тканин. Додайте стримуючі ефекти міцних захисних мембран, які утримують мозок як зверху, так і знизу, і певні області обов’язково будуть гірше відриватися при побічних ударах.

Визначення частин мозку, які є найбільш вразливими при побічних ударах, робить їх головними мішенями для подальшого дослідження.

Висновки, опубліковані в журналі Застосовано фізичний огляд, мають сильні наслідки, оскільки більше 300 000 американських дітей та підлітків щороку страждають від струсу мозку, пов’язаного зі спортом.

Джерело: Технологічний інститут Стівенса