In che modo l'impatto sulla testa può danneggiare il cervello e provocare una commozione cerebrale
La crescente consapevolezza degli impatti gravi e duraturi di forti colpi alla testa, come commozioni cerebrali, lesioni cerebrali traumatiche (TBI) e disturbi neurologici, ha portato i ricercatori a concentrarsi su ciò che accade esattamente all'interno di un cranio durante un grande colpo.
Mehmet Kurt, Ph.D., un ingegnere meccanico presso lo Stevens Institute of Technology che studia la biomeccanica del cervello e del cranio a riposo e durante i movimenti rapidi della testa, ha ora simulazioni bioingegneristiche che tracciano come si comporta il cervello all'impatto, ricostruendo l'inerzia stress e tensioni che prevalgono all'interno di un cervello che è stato appena colpito duramente da un lato.
"Il cervello non solo suona, ma ha uno schema distinto di ronzio quando la testa viene colpita da un lato e sperimenta un'accelerazione rotazionale", ha detto Kurt.
Le nuove scoperte potrebbero non solo avere implicazioni per la valutazione delle lesioni cerebrali, ma per i produttori di caschi sportivi alla ricerca di misurazioni che possano semplicemente distinguere la "commozione cerebrale" da "nessuna commozione cerebrale" per aiutare l'industria a stabilire standard di sicurezza.
Per lo studio, il team di ricerca ha analizzato i dati simulati e umani dei movimenti cerebrali che hanno portato a commozioni cerebrali.
Il team ha scoperto che gli impatti laterali sulla testa portano ad accelerazioni rotazionali che fanno sì che le vibrazioni meccaniche si concentrino in due regioni del cervello: il corpo calloso, il ponte che collega gli emisferi e la regione periventricolare, i lobi della materia bianca alla radice del cervello che aiutano ad accelerare attivazione muscolare.
I ricercatori hanno scoperto che la geometria interna del cranio e la natura gelatinosa del cervello fanno sì che queste due regioni risuonino a determinate frequenze e ricevano più energia sotto forma di forze di taglio, o movimenti opposti, rispetto al resto del cervello.
Una maggiore deformazione di taglio sembra produrre più danni ai tessuti e alle cellule, in particolare perché il taglio tende a deformare il tessuto cerebrale più facilmente di altri tessuti biologici.
"Un colpo alla testa crea un movimento non lineare nel cervello", ha detto Javid Abderezaei, studente laureato di Stevens. "Ciò significa che piccoli aumenti di ampiezza possono portare a deformazioni inaspettatamente grandi in alcune strutture."
Queste vibrazioni non lineari non sono sorprendenti in un organo complesso caratterizzato da una gamma di densità di tessuto. Aggiungi gli effetti restrittivi delle robuste membrane protettive che tengono il cervello in posizione sia dall'alto che dal basso, e alcune regioni sono destinate a venire fuori peggio nei colpi laterali.
Identificare le parti del cervello più vulnerabili agli impatti laterali le rende obiettivi primari per ulteriori indagini.
I risultati, pubblicati sulla rivista Revisione fisica applicata, hanno forti implicazioni poiché oltre 300.000 bambini e adolescenti americani soffrono ogni anno di traumi legati allo sport.
Fonte: Stevens Institute of Technology
