При сотрясениях мозга мозг оказался разрушительнее черепа

Обычно научные работы, о которых мы пишем, выходят либо в нейронаучных журналах, либо в медицинских. В крайнем случае – в биологических. Однако работа, о которой пойдет речь сейчас, вышла в одном из сильных журналов по физике: Physical Review Letters. При этом, приложение у исследования сугубо медицинское. Секрет прост: авторы из Швеции и США моделировали чисто физическое воздействие на головной мозг.

Моды колебаний мозга при ударе. Сredit: Laksari et al, Physical Review Letters


Учёные сумели построить модель колебаний ткани мозга после сильного удара по голове, проверить ее на одном из видов спорта, где, с одной стороны, спортсмены постоянно получают удары, а, с другой, можно легко установить датчики. И выводы оказались весьма неожиданными. Оказалось, что вопреки интуитивному представлению, главную опасность для мозга при ударе головой представляет не твердая черепная коробка, а сами ткани мозга. Резкое вращение головы, например, при ударе в боксе или американском футболе, может нанести мозгу больше вреда, чем внезапная остановка. Кроме того, при сотрясении мозга повреждается на только его внешний слой, но и внутренние области.

Авторы проверили свою модель на 189 случаях ударов по голове в американском футболе: они просто встроили в шлемы игроков датчики и получали данные об ускорении и положении головы в момент удара. Авторам помогло и то, что в двух случаях игроки получили самое настоящее сотрясение мозга – так сказать, в условиях контролируемого эксперимента.

Исследователи установили, что при ударе по голове в мозге возникают сложные колебания плотности, которые длятся десятые доли секунды. При изучении частотного спектра колебаний оказалось, что сильнее всего мозг колеблется с частотой около 30 Герц. На колебания с частотой ниже 33 Герц расходуется около 75% энергии удара.

Оказалось также, что чем сильнее удар, тем сложнее структура колебаний. Так, во время столкновения, приведшего к потере сознания, соединяющее полушария мозолистое тело колебалось с большей частотой, чем другие ткани мозга.

Авторы считают, что их работа позволит создать новое поколение шлемов для контактных видов спорта, лучше защищающих мозг.


Текст: Алексей Паевский

Mechanistic Insights into Human Brain Impact Dynamics through Modal Analysis

Kaveh Laksari, Mehmet Kurt, Hessam Babaee, Svein Kleiven, and David Camarillo

Phys. Rev. Lett. 120, 138101 – Published 30 March 2018

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *