Comment l'impact sur la tête peut endommager le cerveau et entraîner une commotion cérébrale
La prise de conscience croissante des effets graves et durables des coups violents à la tête, tels que les commotions cérébrales, les traumatismes crâniens (TCC) et les troubles neurologiques, a conduit les chercheurs à se concentrer sur ce qui se passe exactement à l'intérieur d'un crâne lors d'un gros coup.
Mehmet Kurt, Ph.D., ingénieur en mécanique au Stevens Institute of Technology qui étudie la biomécanique du cerveau et du crâne au repos et pendant les mouvements rapides de la tête, a maintenant des simulations de bio-ingénierie qui suivent le comportement du cerveau lors de l'impact, reconstruisant l'inertie les stress et les tensions qui prévalent dans un cerveau qui vient d'être durement touché par le côté.
"Le cerveau sonne non seulement, mais il a un modèle distinct de sonnerie lorsque la tête est frappée par le côté et subit une accélération de rotation", a déclaré Kurt.
Les nouvelles découvertes peuvent non seulement avoir des implications pour l’évaluation des lésions cérébrales, mais aussi pour les fabricants de casques de sport à la recherche de mesures qui peuvent simplement distinguer «commotion» de «pas de commotion cérébrale» pour aider l’industrie à fixer des normes de sécurité.
Pour l'étude, l'équipe de recherche a analysé les données simulées et humaines des mouvements cérébraux qui ont conduit à des commotions cérébrales.
L'équipe a découvert que les impacts latéraux sur la tête entraînent des accélérations de rotation qui provoquent la concentration des vibrations mécaniques dans deux régions du cerveau: le corps calleux, le pont qui relie les hémisphères et la région périventriculaire, les lobes de matière blanche à la racine du cerveau qui aident à accélérer. activation musculaire.
Les chercheurs ont découvert que la géométrie interne du crâne et la nature gélatineuse du cerveau font résonner ces deux régions à certaines fréquences et reçoivent plus d'énergie sous forme de forces de cisaillement ou de mouvements opposés que le reste du cerveau.
Une plus grande contrainte de cisaillement semble entraîner plus de lésions tissulaires et cellulaires, d'autant plus que le cisaillement a tendance à déformer le tissu cérébral plus facilement que les autres tissus biologiques.
«Un coup à la tête crée un mouvement non linéaire dans le cerveau», a déclaré Javid Abderezaei, étudiant diplômé de Stevens. «Cela signifie que de petites augmentations d'amplitude peuvent entraîner des déformations inattendues dans certaines structures.»
Ces vibrations non linéaires ne sont pas surprenantes dans un organe complexe présentant une gamme de densités tissulaires. Ajoutez les effets de retenue des membranes protectrices résistantes qui maintiennent le cerveau en place à la fois par le haut et par le bas, et certaines régions sont vouées à s'aggraver lors de coups secondaires.
L'identification des parties du cerveau les plus vulnérables aux impacts secondaires en fait des cibles de choix pour une enquête plus approfondie.
Les résultats, publiés dans la revue Examen physique appliqué, ont de fortes implications puisque plus de 300 000 enfants et adolescents américains souffrent chaque année de commotions cérébrales liées au sport.
Source: Institut de technologie de Stevens
