Neurociencia

Cómo un golpe lateral en la cabeza podría dañar el cerebro y provocar una conmoción cerebral.

Practica deportes de contacto por cualquier período de tiempo y en un momento u otro probablemente te toquen la campana con un poderoso golpe en la cabeza por un golpe fuerte o una caída. La creciente conciencia de las graves y permanentes repercusiones de los fuertes impactos en la cabeza (conmociones cerebrales, lesiones cerebrales traumáticas leves, trastornos neurológicos) ha llevado a los científicos a centrarse en lo que sucede exactamente dentro de un cráneo durante un gran golpe.

Mehmet Kurt, un ingeniero mecánico en el Instituto de Tecnología Stevens que estudia la biomecánica del cerebro y el cráneo en reposo y durante los movimientos rápidos de la cabeza, ahora ha realizado simulaciones de bioingeniería que rastrean cómo se comporta el cerebro ante el impacto, reconstruyendo las tensiones y tensiones inerciales que prevalecen dentro de un cerebro que acaba de recibir un fuerte golpe lateral.

«El cerebro no solo suena, sino que tiene un patrón distintivo de zumbido cuando se golpea la cabeza desde un lado y experimenta una aceleración rotacional», dijo Kurt, cuyo trabajo puede no solo tener implicaciones para la evaluación de lesiones cerebrales, sino también para los fabricantes de cascos deportivos en búsqueda de parámetros medibles que simplemente puedan distinguir ‘conmoción cerebral’ de ‘no conmoción cerebral’ para ayudar a la industria a establecer estándares de seguridad.

Al analizar una combinación de datos simulados y humanos del movimiento cerebral que han provocado conmociones cerebrales, Kurt y su grupo, incluido el estudiante graduado de Stevens Javid Abderezaei, revelan digitalmente que los impactos laterales en la cabeza conducen a aceleraciones rotacionales que hacen que las vibraciones mecánicas se concentren en dos regiones cerebrales: el cuerpo colloso, el puente que une los hemisferios y la región periventricular, lóbulos de materia blanca en la raíz del cerebro que ayudan a acelerar la activación muscular.

Kurt y Abderezaei, con Kaveh Laksari de la Universidad de Arizona y Songbai Ji del Instituto Politécnico de Worcester, descubrieron que la geometría interna del cráneo y la naturaleza gelatinosa del cerebro hacen que estas dos regiones resuenen a ciertas frecuencias y reciban más energía mecánica en forma de fuerzas de corte que el resto del cerebro.

Presumiblemente, una mayor deformación por cizallamiento produce más daño celular y tisular, particularmente debido al cizallamiento, los movimientos opuestos tienden a deformar el tejido cerebral más fácilmente que otros tejidos biológicos.

«Un golpe en la cabeza crea un movimiento no lineal en el cerebro», dijo Abderezaei. «Eso significa que pequeños aumentos en la amplitud pueden conducir a deformaciones inesperadamente grandes en ciertas estructuras».

Estas vibraciones no lineales no son sorprendentes en un órgano complejo que presenta una gama de densidades de tejido. Agregue los efectos de restricción de las membranas protectoras resistentes, particularmente el falx y el tentorio, que mantienen el cerebro en su lugar desde arriba y desde abajo, y ciertas regiones seguramente empeorarán con los golpes laterales.

Identificar las partes del cerebro que están en mayor peligro en los impactos laterales los convierte en objetivos principales para una mayor investigación en busca de ideas sobre las conmociones cerebrales y el comportamiento detallado del cerebro en las colisiones. Tal conocimiento no puede llegar lo suficientemente pronto, más de 300,000 niños y adolescentes estadounidenses sufren conmociones cerebrales cada año.

Mayor información en: Javid Abderezaei, Wei Zhao, […] et al. «Nonlinear Dynamical Behavior of the Deep White Matter during Head Impact», Physical Review Applied, 30 July 2019.

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