Kuidas pea mõju võib aju kahjustada - ja põhjustada põrutust

Kasvav teadlikkus tugevate löökide tõsistest ja püsivatest mõjudest pähe, nagu põrutused, traumaatiline ajukahjustus ja neuroloogilised häired, on pannud teadlasi keskenduma sellele, mis suure löögi ajal täpselt kolju sees toimub.

Stevensi Tehnoloogiainstituudi mehaanikainsener Mehmet Kurt, kes uurib aju ja kolju biomehaanikat puhkeolekus ja pea kiirete liikumiste ajal, on nüüd teinud bioinsenerteeritud simulatsioone, mis jälgivad aju käitumist kokkupõrke korral, rekonstrueerides inertsi stressid ja pinged, mis valitsevad aju sees, mida on lihtsalt küljelt kõvasti tabatud.

"Aju mitte ainult ei helise, vaid sellel on ka eriline helisemismuster, kui pea lööb küljelt vastu ja tal on pöörlemiskiirendus," ütles Kurt.

Uutel järeldustel võib olla mõju mitte ainult ajukahjustuste hindamisele, vaid ka spordikiivrite valmistajatele, kes otsivad mõõtmisi, mis suudavad lihtsalt eristada ‘põrutusest’ ja ‘põrutuseta’, et aidata tööstusel seada ohutusstandardeid.

Uuringu jaoks analüüsis uurimisrühm ajurünnakuteni viinud aju liikumiste kohta nii simuleeritud kui ka inimeste andmeid.

Meeskond leidis, et peaga seotud kõrvalmõjud viivad pöörlemiskiirusteni, mis põhjustavad mehaaniliste vibratsioonide kontsentreerumist kahes ajupiirkonnas: kollakeha, poolkera ühendav sild ja periventrikulaarne piirkond, ajujuure valgeaine lobad, mis aitavad kiirust lihaste aktiveerimine.

Teadlased avastasid, et kolju sisemine geomeetria ja aju želatiinne olemus panevad need kaks piirkonda teatud sagedustel resoneerima ja saavad rohkem energiat nihkejõudude või vastandlike liikumistena kui ülejäänud aju.

Suurem nihketüvi näib andvat rohkem koe- ja rakukahjustusi, eriti kuna nihkumine kipub ajukoe deformeeruma kergemini kui muud bioloogilised koed.

"Löök pähe tekitab ajus mittelineaarset liikumist," ütles Stevensi kraadiõppur Javid Abderezaei. "See tähendab, et väike amplituudi suurenemine võib teatud struktuurides põhjustada ootamatult suuri deformatsioone."

Need mittelineaarsed vibratsioonid ei ole keerulises elundis, millel on erinev koetihedus, üllatav. Lisage karmide kaitsemembraanide piirav mõju, mis hoiavad aju paigal nii ülalt kui altpoolt, ja teatud piirkonnad tulevad külgmiste tabamuste korral halvemini.

Kõrvaltoimete tõttu kõige haavatavamate ajuosade kindlakstegemine muudab need edasise uurimise peamisteks sihtmärkideks.

Ajakirjas avaldatud leiud Rakendatud on füüsiline ülevaade, omavad tugevat mõju, kuna igal aastal kannatab spordiga seotud peapõrutus üle 300 000 Ameerika lapse ja teismelise.

Allikas: Stevensi tehnoloogiainstituut