Платим блогерам
Блоги
amv212
"Он действительно намного более нежный, чем кажется большинству людей", заявили исследователи в ходе эксперимента

реклама

Головной мозг является одним из наиболее неизученных органов нашего организма с его уникальными физиологическими и биологическими аспектами. Он до сих пор таит в себе огромное количество загадок. Мягкий, как бисквитное пирожное, но в то же время очень выносливый. Согласно новому исследованию, проведенному Кардиффским университетом, мозг раздавить, разрушить или расколоть в десять раз проще, чем обычный пенополистирол.

реклама

Головной мозг человека удивительно мягкий. Shutterstock/Teeradej

В ходе исследования, опубликованного в 197-м номере Journal of Royal Society Interface, Николас Беннион и его команда разработали метод, позволяющий лучше понять физические характеристики мозга живых людей.

Как первоначально сообщило издание New Scientist, эксперты оценивали различные физико-механические свойства мозга и тканей, соединяющих его с черепом. Они объединили алгоритм машинного обучения с МРТ-сканами пациентов, лежащих лицом вниз, а затем лицом вверх, таким образом изменяя положение мозга в черепе. Авторы проекта измеряли способность мозга разрушаться под давлением, его реакцию на боковое давление и упругость соединительных тканей.

"Если взять мозг, который совершенно не защищен, то его прочность будет невероятно низкой, и он очень легко развалится на части. Он действительно намного более нежный, чем кажется большинству людей", - говорит Беннион.

Brain MRI scan. Myndziak. Video/iStock

Помимо того, что мозг гораздо нежнее пенополистирола, ученые выяснили, что он в 1000 раз менее устойчив к боковому воздействию, чем резина. Исследователи даже сравнили его с куском желе. 

Исследование проводилось на 11 волонтерах

Исследования магнитно-резонансной томографии проводилось в сотрудничестве с Исследовательским центром визуализации мозга Кардиффского университета на 11 волонтёрах (семь мужчин и четыре женщины) в возрасте от 22 до 30 лет. Чтобы убедиться, что мозг человека находится в полностью расслабленном состоянии после 20 минут предварительного отдыха, был сделан только один снимок в положении лицом вниз. Затем, такая же процедура была проведена после того, как испытуемых перевернули и снова просканировали. 

Для того чтобы измерить смещение головного мозга относительно черепа, учёные совместили оба варианта изображений, с помощью аффинной регистрации. Затем по всему объёму черепа каждого индивидуума было создано векторное поле смещений путём деформируемой регистрации изображений, полученных в обоих положениях. 

Illustration light brown organic glossy human brain. Jolygon/iStock

С помощью предоперационного МРТ-сканирования команда планирует использовать свои наработки для прогнозирования потенциальных изменений мозга, которые могут произойти во время оперативного вмешательства с каждым конкретным пациентом. Такой подход может сделать операции менее инвазивными, избавив от необходимости многократно вживлять в мозг различные инструменты, прежде чем будет обнаружено оптимальное место.

Аннотация к результатам исследования:

Вычислительное моделирование мозга требует тщательного воспроизведения соответствующих тканей. Механические испытания сопряжены с многочисленными рисками, особенно при низких скоростях деформации, например, в нейрохирургии, где перераспределение жидкости имеет важное биомеханическое значение. В программе FEBio была разработана конечно-элементная (КЭ) модель, включающая взаимодействие пружинного элемента/жидкости и структуры пиа-арахноидального комплекса (ПАК). Модель была подвергнута нагрузке для моделирования силы тяжести в положениях лежа и супинации. Определение параметров материала и анализ чувствительности были выполнены с помощью программно-статистических технологий. При этом результаты моделирования сравнивались с результатами измерений человека в естественных условиях. Результаты для параметров мозга Ogden µ, α и k составили 670 Па, -19 и 148 кПа, что подтверждает величины, зарегистрированные в литературе. Значения порядка 1,2 МПа и 7,7 кПа были получены для жесткости Pia Mater, и Out-Of-Plane на растяжение РАС, соответственно. Было установлено, что позиционное смещение мозга не является жестким и в значительной степени обусловлено перераспределением жидкости внутри ткани. Насколько известно, это первое исследование с использованием анализа данных человека в естественных условиях и гравитационной нагрузки для оценки свойств материала внутричерепных тканей. Данная модель может быть применена для уменьшения влияния позиционного смещения мозга в стереотаксической нейрохирургии. 

Источники и ссылки: Journal Interesting Engineering, Journal New Scientist, Royal Society.
1. (https://royalsocietypublishing.org/doi/full/10.1098/rsif.2022.0557)
2. (https://interestingengineering.com/health/human-brains-softer-than-polystyrene-foam)
3. (https://www.newscientist.com/article/2351525-the-human-brain-can-be-squished-10-times-as-easily-as-polystyrene-foam/)

1
Показать комментарии (1)

Популярные новости

Сейчас обсуждают