Ученые выясняют, каким образом удар по голове может повредить мозг

Москва, 21:03, 05 Авг 2019, редакция FTimes.ru, автор Сергей Кузнецов.

Растущая осведомленность о последствиях сильных ударов по голове, таких как сотрясение мозга, черепно-мозговая травма (ЧМТ) и неврологические расстройства, заставили исследователей сосредоточиться на том, что именно происходит внутри черепа при сильном ударе.

Мехмет Курт, доктор философии, инженер-механик в Технологическом институте Стивенса, который изучает биомеханику мозга и черепа в покое и во время быстрых движений головы, в настоящее время проводит биоинженерные моделирования, которые отслеживают поведение мозга при ударе, восстанавливая инерционные стрессы и напряжения, которые преобладают в мозге, который только что сильно ударили со стороны.

«Мозг не только звенит, но и имеет отчетливый характер звона, когда голова ударяется со стороны и испытывает ускорение вращения», — сказал Курт.

Новые результаты могут иметь значение не только для оценки травмы головного мозга, но и для производителей спортивных шлемов, которые ищут измерения, которые могут установить стандарты безопасности.

Для исследования группа ученых проанализировала как смоделированные, так и человеческие данные о движениях мозга, которые привели к сотрясениям мозга.

Исследователи обнаружили, что боковые удары в голову приводят к ускорению вращения, в результате которого механические колебания концентрируются в двух областях мозга: мозолистом теле, мосту, соединяющем полушария, и в перивентрикулярной области, долям белого вещества в корне мозга, которые помогают ускорить активация мышц.

Исследователи обнаружили, что внутренняя геометрия черепа и желатиновая природа мозга заставляют эти две области резонировать на определенных частотах и ​​получать больше энергии в виде сдвигающих сил или противоположных движений, чем остальная часть мозга.

Похоже, что большее напряжение сдвига приводит к большему повреждению тканей и клеток, особенно потому, что сдвиг имеет тенденцию деформировать ткани мозга быстрее, чем другие биологические ткани.

«Удар в голову создает нелинейные движения в мозге», — сказал аспирант Джавид Абдерезаи. «Это означает, что небольшое увеличение амплитуды может привести к неожиданно большим деформациям в определенных структурах».

Эти нелинейные колебания не удивительны в сложном органе с различными плотностями тканей. Добавьте к этому сдерживающие эффекты жестких защитных мембран, которые удерживают мозг на месте как сверху, так и снизу, и некоторые области будут ухудшаться при боковых ударах.

Определение частей мозга, которые наиболее уязвимы при боковых ударах, делает их главными целями для дальнейшего исследования.

Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Applied, имеют серьезные последствия, так как множество детей и подростков ежегодно страдают от сотрясений мозга, связанных со спортом.