该研究为进一步认识创伤性脑损伤奠定了基础

理解大脑对加速度的反应对于设计更有效的保护设备和策略来预防创伤性脑损伤(TBI)至关重要。

阐明健康大脑在旋转运动下如何活动的数据和分析最近由一个多学科团队发表，该团队包括第一作者和伦斯勒理工学院生物医学工程助理教授Deva Chan生物力学工程学报。该团队的工作质量和影响得到了美国机械工程师协会(American Society of Mechanical Engineers)的认可，该协会最近授予该团队2018年理查德·斯卡拉克(Richard Skalak)最佳论文奖。

大多数创伤性脑损伤模型和模拟研究都是基于尸体的数据，Chan说，但是研究人员从捐赠的组织中了解到的信息和活人体内组织相互作用、血液活跃流动的实际情况之间存在脱节。这就是这项研究如此有影响力的原因。

“在实验方面，它真的帮助我们理解健康的大脑及其如何反应，”陈说，他也是伦斯勒生物技术和跨学科研究中心(Center for Biotechnology and Interdisciplinary Studies at Rensselaer)的成员。该研究设施体现了新理工学院模型强调跨学科合作以解决生命科学挑战的教育和研究。

当她开始为这个项目收集数据时，她是神经科学和再生医学中心的一名研究员。她和一组来自亨利·m·杰克逊军事医学发展基金会、圣路易斯华盛顿大学和美国国立卫生研究院临床中心的研究人员，观察了34名健康的成年志愿者的大脑。在低加速度下的旋转运动——大约是一个人头球的十分之一。

随着旋转的进行，研究人员能够通过非侵入性成像观察整个大脑发生了什么。

“我们能够看到头部停止运动后大脑是如何运动的，”陈说。“很多受伤都是头骨停止转动，然后大脑撞击头骨的某些部位，并在头骨内移动。这些都是我们在外面看不到的东西。”

一到伦斯勒，陈继续与合作团队合作，分析她和其他人收集的图像数据。她说，这将为创建计算模型来研究大脑和创伤性脑损伤的专家提供关键信息。

“这无疑为计算模型的研究奠定了基础。计算模型的麻烦在于你总是需要实验来验证它。如果你不能全面了解大脑的反应方式，你就不能建立一个非常强大的模型。”Chan说。

陈说，这些信息可以用来为士兵设计更好的头盔，或为汽车设计更安全的约束系统——这些系统都是在脑海中建立一个活的大脑。

碰撞测试假人没有大脑但研究人员在活人身上进行实验，在更高的速度、更高的力下能做的也就这么多，”她说。“你需要基于在活人身上测量的实验数据建立模型，才能真正预测可能发生的事情。”

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