精确的地图显示了脑损伤如何造成长期损害

研究人员已经证明，创伤性损伤期间作用于大脑的力量与最初创伤后数年的损伤有关。

伦敦帝国理工学院一个跨学科团队的研究结果可以用来预测疾病的严重程度大脑伤害和帮助设计更有效的头盔，为一系列的运动和活动。

创伤性脑损伤(TBI)是由突然的撞击或头部震动引起的，例如在道路交通事故或炸弹爆炸中，或者在橄榄球和美式橄榄球等运动中。创伤性脑损伤的直接影响可能包括出血和失去意识，但它也可能导致大脑区域的变化，导致记忆丧失、情绪和性格改变以及注意力不集中等症状，有时在最初受伤多年后出现。

然而，脑外伤期间作用于大脑的机械力与由此产生的长期变化之间的联系尚不清楚。

现在，来自帝国理工学院工程和医学学院的研究人员，包括马兹达克·加贾里博士、大卫·夏普教授和马格达莱纳·萨斯特尔博士的团队，已经证明了TBI期间作用于大脑的力量与其相关的长期变化之间的明确联系。这项研究发表在大脑他将脑损伤的计算模型与大鼠脑的实验研究结合起来。

来自帝国理工学院戴森设计工程学院的马兹达克·加贾里博士说:“在一段时间内，最初的损伤是创伤性脑损伤它只需要几毫秒的时间就会发生，但却会引发许多变化，导致多年后仍能感受到的持续影响。了解两者之间的联系对于预测谁有长期损害的风险，以及如何更好地设计保护措施来防止这种损害至关重要。”

此前，该团队已经建立了一个人类计算机模型来预测脑外伤后长期脑损伤的位置，重点关注大脑的“白质”。脑白质中含有被称为轴突的神经纤维:神经元的延伸，有助于连接它们。轴突在大脑网络中扮演着重要的角色，而长期的脑损伤会改变这些网络。

现在，他们已经测试了这种建模方法，看看它是否能准确预测轻度或中度TBI大鼠的白质损伤模式。他们模拟了大鼠受伤时的大脑，揭示了与损伤相关的机械力的位置和持续时间。使用精确的实验模型，在大鼠大脑中诱导这种损伤，并在几周后进行随访，这与人脑多年的变化相关。

他们发现，剪应力对脑白质的影响有助于预测长期损伤的位置。剪切应力将同一物体的两个部分，在这里是大脑，推向不同的方向。

帝国理工大学脑科学学系的玛格达莱娜·萨斯特雷博士说:“大脑受到的剪应力与大脑炎症的标志物有关，而大脑炎症与记忆丧失和其他未来的功能认知改变有关。”

大脑的粘稠度像果冻一样，所以当它受到震动时，它会以类似的方式摇晃，在相邻的部分之间造成剪切。由不同冲击引起的不同位置的剪切强度，例如它们来自什么角度，可以预测最严重的地方白质损害将会发生。这可能有助于医生预测创伤性脑损伤患者可能产生的长期影响。

Ghajari博士说:“不同类型的损伤会引起不同类型的剪切。有了这个新模型，我们现在可以更准确地预测哪些损伤会导致严重的长期损伤，并有可能避免这种损伤。例如，摩托车事故涉及大量的旋转运动，这造成了大量的剪切。我们正在研究几十种自行车头盔，看看哪种能最好地防止过度旋转。”

现在，该团队的计算模型已经在真实的大鼠大脑中得到验证，他们可以通过对不同类型的TBI建模来提出一系列研究问题。

同样来自脑科学部门的大卫·夏普教授补充说:“我们也在研究美国橄榄球运动员所经历的撞击类型如何影响他们是否失去意识，以及新的头盔设计是否可以保护士兵免受爆炸后冲击波的影响。”这些类型的研究也可以帮助解释重复的小冲击，如足球中的头球，是否会导致类似的长期大脑受伤．"

这项研究是帝国理工学院工程师、医务人员和生物学家长期合作的结果，加贾里博士称这种合作“需要大量的耐心和精力，但会产生非常有益的结果”。

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