頭への影響はどのように脳にダメージを与え、脳震盪につながるか

脳震盪、外傷性脳損傷（TBI）、神経障害などの頭への強い打撃の深刻で永続的な影響に対する認識の高まりにより、研究者は大打撃の際に頭蓋骨の内部で何が起こっているのかに正確に集中するようになりました。

スティーブンス工科大学の機械エンジニアであるMehmet Kurt、Ph.D.は、安静時と頭の動きが速いときに脳と頭蓋骨の生体力学を研究しており、衝撃に対して脳がどのように動作するかを追跡するバイオエンジニアリングシミュレーションを行い、慣性を再構築しています横から強く打たれたばかりの脳の内部に広がるストレスと緊張。

「脳は鳴るだけでなく、頭を横から叩いたときに回転のはっきりとしたパターンがあり、回転加速を経験します」とカートは言いました。

新しい調査結果は、脳損傷の評価だけでなく、業界が安全基準を設定するのに役立つ「脳震とう」と「脳震盪なし」を簡単に区別できる測定を求めているスポーツヘルメットメーカーに影響を与える可能性があります。

研究のために、研究チームは脳震盪の原因となった脳の動きのシミュレーションされたデータと人間のデータの両方を分析しました。

チームは、頭への側面衝撃が機械的振動を2つの脳領域に集中させる回転加速につながることを発見しました：脳梁、半球をつなぐ橋、および脳室周囲の領域、白質は、脳の根に速度を上げます筋肉の活性化。

研究者は、頭蓋骨の内部形状と脳のゼラチン状の性質がこれらの2つの領域を特定の周波数で共鳴させ、他の脳よりも剪断力または反対の動きの形でより多くのエネルギーを受け取ることを発見しました。

特に剪断は他の生物組織よりも脳組織をより容易に変形させる傾向があるため、剪断ひずみが増えると組織および細胞の損傷が増えるようです。

スティーブンスの大学院生、ジャビッド・アブデレザイ氏は、「頭を打つと脳に非線形の動きが生じる」と述べた。 「つまり、振幅のわずかな増加が、特定の構造で予期しない大きな変形につながる可能性があることを意味します。」

これらの非線形振動は、さまざまな組織密度を特徴とする複雑な器官では驚くべきことではありません。脳を上と下の両方から所定の位置に保持する丈夫な保護膜の抑制効果を追加すると、サイドヒットで特定の領域が悪化する傾向があります。

副作用の影響を最も受けやすい脳の部分を特定することで、脳をさらに調査するための主要な標的にします。

ジャーナルで発表された調査結果 物理的レビューを適用、毎年30万人以上のアメリカ人の子供と10代の若者がスポーツ関連の脳震盪に苦しんでいるため、強い影響があります。

ソース：スティーブンス工科大学