Похожие статьи
Исследователи все больше узнают о причинах повреждения мозга, хотя им приходится проявлять изобретательность, чтобы работать в условиях ограниченного доступа к мозгу.
«Нельзя изучать травматические повреждения мозга, бегая и ударяя людей по голове», — говорит Рут Окамото, профессор машиностроения и материаловедения в Школе машиностроения Маккелви при Вашингтонском университете в Сент-Луисе.
Вместо этого Окамото и ее коллеги использовали магнитно-резонансную эластографию (МРЭ) — неинвазивный метод визуализации, позволяющий отобразить упругие свойства и жесткость мягких тканей, — для выяснения ключевых механических характеристик реакции мозга на движение черепа.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Biomechanical Engineering, Окамото и Филипп В. Бейли, заслуженный профессор и заведующий кафедрой машиностроения и материаловедения Ли Хантер, и их соавторы представляют новые данные о том, что происходит, когда голова движется с разной частотой в двух направлениях.
«В этом эксперименте мы проводим безопасный тест — слегка покачиваем голову вперед-назад, как миску с желатином, — чтобы получить информацию о том, как напрягается мозг и как он движется, чтобы мы могли построить лучшие компьютерные модели. Когда мы качаем голову в аппарате МРТ, мы видим, как движется мозг, и это похоже на волны, как если бы вы уронили камешек в воду, и волны разошлись бы в стороны. Это то же самое, только в нашем случае волны исходят изнутри черепа», — делятся ученые.
В ходе эксперимента череп добровольцев вибрировал либо от затылка, когда они кивали головой «да», либо от правой стороны головы, когда они поворачивали шею «нет». Исследовательская группа визуализировала волны, возникающие при различных частотах вибрации, и определила кинетическую энергию (KE), т.е. количество энергии, передаваемой голове, и энергию деформации (SE), т.е. энергию деформации мозга.
Окамото и ее соавторы обнаружили, что соотношение SE/KE является показателем того, насколько мозг уязвим к движениям черепа. Соотношение показало значительную разницу в деформации мозга в ответ на боковое смещение черепа (поворот «нет») по сравнению с затылочным выпрямлением (кивок «да»). Когда голову трясли «нет», отношение SE/KE было примерно в четыре раза больше по сравнению с тем, когда головой кивали «да». Это говорит о том, что латеральные удары с большей вероятностью вызывают повреждение мозга, чем затылочные или лобные удары той же интенсивности.
«Этот эффект оказался гораздо более значительным, чем мы ожидали, и разница между «да» и «нет» была хорошо заметна независимо от других факторов, таких как возраст и пол. Это имеет смысл в контексте предсказаний других людей — это не противоречит тому, что наблюдали другие исследователи при компьютерном моделировании, — но это показывает, что нам еще нужны дополнительные исследования в разных группах и в разных условиях», — поясняют исследователи.
На основании своих наблюдений команда пришла к выводу, что уязвимость мозга в значительной степени зависит от направления движения головы, а не только от размера или силы удара. Они также отметили, что мозг чувствителен к низкочастотным движениям, поэтому «амортизация» удара с меньшей силой, но большей продолжительностью может оказаться неэффективной защитой от деформации и повреждения мозга.
«Далее мы хотели бы выяснить, какие еще факторы важны для определения степени уязвимости мозга. Меняется ли уязвимость с возрастом, например, у детей или пожилых людей? Зависит ли механическая уязвимость от пола? Зависит ли она от размера или формы мозга?. Эти результаты могут иметь значение для того, как мы пытаемся предотвратить травмы мозга», — отмечают специалисты.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
