Травми голови змушують різні зони мозку вібрувати з різними частотами, які і пошкоджують мозкові тканини.
Всі знають, що від сильного удару по голові трапляється струс мозку. Вважається, що безпосередня причина струсу - зіткнення самого мозку з черепом, і це здається цілком очевидним.
Однак насправді струс можна отримати не тільки при прямому зіткненні з якимось предметом, але і, наприклад, при сильному і різкому повороті голови. Нарешті, медики знають, що пошкодження при травмах черепа з'являються не тільки на поверхні, але і в глибині мозку; наприклад, при струсі може постраждати мозолисте тіло - сплетіння нервових волокон, що з'єднує ліву і праву півкулі.
Словом, механізм струсу насправді складніший, ніж здається на перший погляд, і Девід Камарілло (David Camarillo) зі Стенфорда і його колеги з інших наукових центрів вирішили розібратися в ньому детальніше.
Для цього кілька десятків гравців в американський футбол забезпечили акселерометрами і гіроскопами, які кріпилися до капів - спеціальних пристосувань з гнучкої пластмаси, що надягаються на зуби, щоб захистити їх від спортивних травм. Гравці в грі постійно стикаються один з одним, і таких зіткнень вдалося записати 189 (з яких два закінчилися справжнім струсом мозку). Інформацію, яку вдалося зібрати з акселерометрів і гіроскопів, проаналізували разом з даними про стан пошкоджених мозкових тканин, зібраних переважно у небіжчиків.
У статті в Physical Review Letters сказано, що кожен сильний удар по голові змушує мозок вібрувати з різними частотами; найсильніше виявляються вібрації з частотою 30 герц. Енергія удару поглинається такими мікродвиженнями, які тривають всього лише долі секунди.
Однак чим сильніший удар, тим більше різних коливальних частот виникає в мозку, і пошкодження виникають якраз тому, що мозкові зони, які знаходяться поруч, вібрують з різними частотами. Наприклад, якщо удар виявився досить сильний, щоб людина втратила свідомість, мозолисте тіло в його мозку буде трястися більш частим тремтінням, ніж те, що навколо нього. Хоча розтягнення і стиснення мозкових тканин, що трясуться не в унісон, тривають дуже і дуже недовго, цього все одно достатньо, щоб заподіяти мозку неприємності.
Деякі фахівці вважають, що одних лише даних від фізичних датчиків, встановлених на спортивному спорядженні, тут недостатньо, і що добре б поставити схожий експеримент в лабораторії: людина отримує помірний удар по голові (зрозуміло, з власної згоди), а за її мозком у цей момент спостерігають за допомогою томографії. Тоді, маючи на руках томографічні знімки, можна буде в точності зрозуміти, що відбувається з мозком безпосередньо в момент травми.
Але, так чи інакше, отримані результати вже зараз можна було б враховувати, конструюючи різноманітні засоби індивідуального захисту: наприклад, знаючи, як поширюються вібрації по мозку, можна спорудити такий шолом, який не дозволяв би найбільш небезпечним коливанням проникати в найбільш чутливі мозкові зони.
За матеріалами Science.