¿Qué causa las conmociones cerebrales? ¿Es un impacto directo traslacional o rotacional? Esta es una de las áreas de investigación que actualmente está siendo explorada por el laboratorio de Qianhong Wu en la Universidad de Villanova.
Nuestros cerebros consisten en materia blanda bañada en líquido cefalorraquídeo LCR acuoso dentro de un cráneo duro. Un impacto en el cráneo duro se transmite a través de la capa delgada de LCR dentro del espacio subaracnoideo a la materia blanda del cerebro.
adentro Física de fluidos , de AIP Publishing, Wu y los coautores Ji Lang y Rungun Nathan describen el estudio de otro sistema con las mismas características, un huevo, para buscar respuestas. Un huevo se parece al cerebro, porque su yema blanda está bañada en un huevo líquido.blanco dentro de una cáscara dura.
Considerando que en la mayoría de las lesiones cerebrales por conmoción cerebral, el cráneo no se rompe, Wu quería averiguar si era posible romper o deformar la yema de huevo sin romper la cáscara.
Los investigadores hicieron un experimento simple usando un revolvedor de huevos, desde el cual pudieron ver que la fuerza de rotación puede romper fácilmente la yema de huevo y hacer que se mezcle con la clara de huevo.
En términos de conceptos básicos detrás de este trabajo, una cápsula blanda - materia blanda unida a una membrana - se baña dentro de un líquido contenido. La cápsula tiene una membrana impermeable, que separa el líquido dentro de la cápsula del exterior.
Se pueden imponer dos tipos de impactos sobre el contenedor exterior. Un impacto traslacional es aquel que golpea directamente el contenedor, mientras que un impacto rotacional ocurre cuando el contenedor externo se acelera o desacelera girando. Este último surge de forma natural en los deportes cuando los cascos no sonredonda. Considere, por ejemplo, el par de crestas rígidas detrás de muchos diseños de cascos de hockey sobre hielo.
Los investigadores descubrieron algo bastante contradictorio y muy sorprendente. El impacto de traslación directo no causa la deformación del huevo, mientras que la desaceleración rotacional causa una tremenda deformación de la yema de huevo. Este hallazgo arroja luz sobre el movimiento y la deformación de nuestro cerebro cuando la cabeza se expone aimpactos externos.
"Sospechamos que el impacto rotacional, especialmente el rotacional deceleración, es más dañino para la materia cerebral", dijo Wu. "La gran deformación de la materia cerebral durante este proceso induce el estiramiento de las neuronas y causa el daño".
Este hallazgo explica por qué es muy probable que los boxeadores se desmayen si reciben un golpe en la barbilla.
"Considerando que la barbilla es el punto más alejado del cuello, golpear la barbilla podría causar la mayor aceleración / desaceleración rotacional de la cabeza", dijo.
Cuando se trata de conmociones cerebrales, que son un problema grave para la salud pública, "no está claro cómo se lesiona el cerebro y cómo evitarlas", dijo Wu.
"El pensamiento crítico, junto con experimentos simples dentro de la cocina, condujo a una serie de estudios sistemáticos para examinar los mecanismos que causan la deformación de la yema de huevo", dijo Wu. "Esperamos aplicar las lecciones aprendidas al estudio del cerebrobiomecánica, así como otros procesos físicos que involucran cápsulas blandas en un ambiente líquido, como los glóbulos rojos ".
Como primer estudio de este tipo, este trabajo proporciona una nueva perspectiva para comprender la respuesta de un objeto blando unido a una membrana a los impactos externos repentinos. Esta nueva perspectiva interesará a los que diseñan cascos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Americano de Física . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :