Žloutky pomohou lépe předejít úrazům mozku

TLDR: Měření deformace žloutku umožňuje lépe experimentálně (bez porušení etiky) potvrdit, co se tuší o deformaci mozku. To může zlepšit diagnostiku i ochranu. Studie tu.

Sexy mozky v akci

Položíme si hádanku. Čím jsou si podobné vajíčkový žloutek a náš mozek? Oba se pohupují uvnitř pevného obalu obklopeného tekutinou. Stačí náhlý náraz prásk. Ať už jde o náraz do skořápky nebo o úraz hlavičky, poškození může být hrozné. Nová studie odhalila více o tom, jak se mozek při nárazech chová, a tím by mohla přispět k jeho lepší ochraně.

Nejprve se však podívejme, co se přesně děje s mozkem v okamžiku nárazu. Jak se pohybuje, a proč na tom záleží? Právě toto studuje biochemika. Výzkum biomechaniky poranění mozku obvykle zahrnuje figuríny jako z nárazových testů či počítačové modely využívající různých digitálních analogů. Ale co ty vajíčka?

To, co začalo jako kuchyňský experiment pro tým inženýrů s nástrojem na domácí míchání vajec, se překlopilo do studia základní fyziky. Právě ta samože řídí pohyb měkké hmoty v tekutém prostředí, a to pomocí vajíčka jako modelu mozku. Tým Qianhonga Wu z Villanova University v Pensylvánii se postupně rozhodl odhalit, jak se měkká hmota žloutku pohybuje a deformuje při působení vnějších sil. A výsledky jsou uplatnitelné i na naše mozky!

Uvnitř lebky totiž spočívá mozek v tekutině absorbující nárazy, kterou asi znáte jako mozkomíšní mok.V reálu se mozkové otřesy velmi špatně studují, protože na lidech je z etických důvodů neotestujete, a příklady se musí opírat o hmatatelná data. Žloutky však naznačily více o tom, jak se mozek při tělotřasu pohybuje

Zdroj: Creative Commons, vlastní
Zdroj: Creative Commons, vlastní

Když nemáte mozek, dejte tam vajíčko

Nejběžnější a lehkou formou traumatického poranění mozku (TBI) je otřes mozku, na který může stačit větší úder do hlavy či náraz celého těla. Studie však již dříve prokázaly, že k vyvolání změn ve fungování mozkových buněk stačí i jeden malý úder do hlavy. V zásadě platí, že pohyb mozku může probíhat dvěma způsoby.

První výzkumné snahy se zaměřily na přímé nebo „lineární“ dopady. Při těch je mozek naražen jedním směrem a odráží se od lebky. Následně se zaměření posunulo na rotační síly, které kroutí mozkem v lebce. Netřeba dodávat, že kromě etických úskalí je obtížné změřit, jakým způsobem se mozek může při takovém nárazu skutečně kroutit, protože (zatím) nemůžeme nahlédnout do pohybujících se hlav živých lidí.

A zde konečně přichází na scénu zmíněná vajíčka. Ve studii Wuova týmu vědátoři začali měřením materiálových charakteristik vaječného žloutku a jeho vnější membrány, aby mohli později kvantifikovat fyzické napětí, kterému byla vejce během laboratorních experimentů vystavena. K tomu, aby se poškodil nebo deformoval žloutek, muselo by se vajíčko co nejrychleji protřepat a otočit. To asi není příliš šokující, podstatnější však je, že se to podařilo změřit!

Vejce byly totiž„vyprásknuty“ do průhledné nádoby a byly zde vystaveny třem typům nárazů. Tak to se podařilo pozorovat a změřit, jak se žloutky stlačují a natahují různými směry. Vystaveny byly zrychlujícím se rotačním nárazům i přímým úderům simulujícím lineární dopady.

Vyšlo najevo, že žloutek se nejbrutálněji točil zejména vlivem rotačního úderu – z toho plyne, že podobně i mozek je nejvíce zranitelný na rotační pohyb! Protřepat, nemíchat

Zdroj: Lang et al., Physics of Fluids, 2021

Jdeme správným směrem

Když přiznám barvu, tento objev není tak překvapivý. Obecný konsensus praví, že mozek je náchylnější na rotační pohyb než na lineární pohyb. I když nemáme mnoho měření z událostí, kdy se to přímo děje na lidské hlavě (naštěstí), máme poměrně mnoho dat z traumatologií po celém světě. Takže se spíše tušilo, že se toto děje (naneštěstí).

To však neznamená, že výzkum byl na hlavu. Další týmy na základě přesnějších dat o tom, co všechno vydrží žloutek,mohou zdokonalit i to, jak lépe chránit mozky. Nové měření úrazů kombinující opatření k zamezení lineárního i rotačního zrychlení mohou v první řadě přinést přesnější metody k diagnostice. A třeba jednou povedou i k bezpečnějším sedačkám do aut (letadel i Starshipů), které budou poskytovat větší pasivní ochranu.

[Nina Kadasová]

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Diskuze

Reklama