Bagaimana kesan kepada kepala boleh merosakkan otak - dan membawa kepada gegaran otak
Kesedaran yang semakin meningkat mengenai kesan kuat dan kuat dari hentakan kuat di kepala, seperti gegar otak, kecederaan otak traumatik (TBI) dan gangguan neurologi, menyebabkan para penyelidik memberi tumpuan kepada apa yang sebenarnya berlaku di dalam tengkorak semasa serangan besar.
Mehmet Kurt, Ph.D., seorang jurutera mekanikal di Institut Teknologi Stevens yang mengkaji biomekanik otak dan tengkorak dalam keadaan rehat dan semasa pergerakan kepala yang cepat, kini telah melakukan simulasi bioengineer yang mengesan bagaimana otak bertindak ketika terkena, membina semula inersia tekanan dan tekanan yang berlaku di dalam otak yang baru sahaja dipukul dari sebelah kanan.
"Otak tidak hanya berdering, tetapi memiliki pola dering yang berbeda ketika kepala dipukul dari sisi dan mengalami percepatan putaran," kata Kurt.
Penemuan baru ini mungkin bukan hanya mempunyai implikasi untuk penilaian kecederaan otak, tetapi untuk pembuat helmet sukan dalam mencari ukuran yang hanya dapat membezakan 'gegar otak' dari 'tanpa gegar otak' untuk membantu industri menetapkan standard keselamatan.
Untuk kajian ini, pasukan penyelidik menganalisis data otak dan simulasi pergerakan otak yang menyebabkan gegaran otak.
Pasukan ini mendapati bahawa kesan sampingan ke kepala membawa kepada pecutan putaran yang menyebabkan getaran mekanik tertumpu di dua kawasan otak: korpus callosum, jambatan yang menghubungkan hemisfera, dan kawasan periventrikular, lobus materi putih di akar otak yang membantu mempercepat pengaktifan otot.
Para penyelidik mendapati bahawa geometri dalaman tengkorak dan sifat gelatin otak menyebabkan kedua-dua kawasan ini bergema pada frekuensi tertentu dan menerima lebih banyak tenaga dalam bentuk daya ricih, atau gerakan lawan, daripada otak yang lain.
Ketegangan ricih yang lebih banyak menghasilkan lebih banyak kerosakan tisu dan sel, terutamanya kerana ricih cenderung merosakkan tisu otak dengan lebih mudah daripada tisu biologi yang lain.
"Pukul ke kepala menimbulkan pergerakan tidak linear di otak," kata pelajar siswazah Stevens, Javid Abderezaei. "Itu bermaksud bahawa peningkatan kecil dalam amplitud dapat menyebabkan ubah bentuk besar yang tidak disangka-sangka pada struktur tertentu."
Getaran tidak linier ini tidak mengejutkan pada organ kompleks yang menampilkan pelbagai kepadatan tisu. Tambahkan kesan penahan membran pelindung yang kuat yang menahan otak di tempat dari atas dan di bawah, dan kawasan tertentu pasti akan menjadi lebih teruk pada hentakan sisi.
Mengenal pasti bahagian otak yang paling terdedah pada kesan sampingan menjadikannya sasaran utama untuk penyelidikan lebih lanjut.
Penemuan itu, diterbitkan dalam jurnal Kajian Fizikal Diterapkan, mempunyai implikasi yang kuat kerana lebih daripada 300,000 kanak-kanak dan remaja Amerika mengalami gegaran yang berkaitan dengan sukan setiap tahun.
Sumber: Institut Teknologi Stevens
