脑震荡源自大脑深处“铃声”

为了建立头部运动模式，研究人员开始测量足球比赛中头部受到的冲击。

资料来源:美联社照片/梅尔·埃文斯

最近的一项建模研究发现，当一名足球运动员的头部受到重击并发出嗡嗡声时，这不仅仅是一种表达:就像一个真正的铃，他的大脑以不同的频率振荡。研究结果支持这样一种观点，即脑震荡不是由大脑和头骨的碰撞引起的，而是由大脑深处的声音引起的组织拉伸和剪切引起的。研究人员表示，应该设计更好的头盔来抑制最具破坏性的低频振动。

为了更好地确定头部受袭期间到底发生了什么，斯坦福大学的生物工程师大卫·卡马里奥和他的同事们通过让该大学的31名足球运动员戴上装有加速度计和陀螺仪的牙齿保护器来收集实际撞击的数据。研究人员利用189次碰撞的数据(包括两次导致脑震荡的碰撞)和主要来自尸体的各种脑组织材料特性的数据，模拟了大脑对每次撞击的机械反应。

研究小组发现，每次撞击都会导致大脑以复杂的方式振动十分之几秒。研究人员将这种行为分解成动态模式——不同频率的短行为模式。当被击中时，大脑振动最强烈，频率约为每秒30个周期。这几乎相当于钢琴上第二低的键的频率。研究人员在最近出版的《物理评论快报》上报道了这一结果。平均而言，每秒不到33个周期的模式吸收了传递给大脑的总能量的75%。

该论文的作者之一、史蒂文斯理工学院头部损伤生物力学专家麦赫迈特·库尔特说，更重要的是，撞击越强烈，就会引起越大的震动。这可能是关键，因为不同的振荡模式影响大脑不同部分的运动，这可能导致相邻区域以不同的频率振荡。例如，造成运动员失去知觉的撞击模型显示胼胝体振荡的频率高于周围的白质。库尔特解释说，尽管振荡只持续了几个周期，但当相邻的大脑区域以不同的频率振荡时，这些组织的伸展和修剪会增加。

对于脑震荡研究人员来说，最新的分析可能有好有坏。“一方面，研究表明，这个问题可能比想象的更复杂。另一方面，我们可能有合适的工具来研究它。”圣路易斯华盛顿大学专攻头部撞击研究的机械工程师菲利普·贝利说。例如，通过比较不同的运动模式，研究人员也许能够阐明最脆弱的大脑区域。此外，头盔制造商可能会专注于设计抑制最具破坏性频率的头盔。(宗华)

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