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头部侧面撞击时，深白质（粉红色）和靠近胼胝体（紫色）的结构最容易受伤。
在进行一些有碰撞风险的运动时，人们可能会因为遭受重击或摔倒而让头部受到强有力的打击。这时的我们会感到脑袋里“嗡的一声”，就像在“敲铃”。现在，越来越多的人已经意识到头部的强烈冲击会导致严重且持续的影响，这包括脑震荡、轻微的创伤性脑损伤以及神经系统紊乱。但我们仍不十分清楚，遭受重击后，我们的脑袋中究竟发生了什么。
Mehmet Kurt是美国史蒂文斯理工学院的一名机械工程师，他主攻休息时和头部快速运动时大脑和头骨的生物力学研究。在7月30日发表于《应用物理评论》杂志上的一项新研究中，通过生物工程模拟，他和同事们一起跟踪了大脑在侧面受到撞击时的行为，并对此时大脑内的惯性应力和应变进行了重建。
Kurt说：“大脑不仅会发出嗡的一声，当头部受到侧面撞击并经历旋转加速时，它还会有一种独特的“敲铃”模式。”Kurt和包括史蒂文斯大学的研究生Javid Abderezaei在内的研究小组一起结合脑震荡模拟和人类大脑运动数据分析后得出结论：从侧面重击头部会导致旋转加速度，进而使机械振动集中在大脑的两个区域。这两个区域其中一个是皮层（连接大脑半球的桥梁），另一个是脑室周围区域（大脑根部的白质叶，帮助加速肌肉活动）。
Kurt和Abderezaei与亚利桑那大学的Kaveh Laksari和伍斯特理工学院的Songbai Ji合作发现，头骨内部的几何结构和大脑的胶状性质是导致这两个区域在特定频率下共振且容易受到更大剪切力影响的因素。所以相比较其他脑区，这两个部位因受到较大的剪切力而产生了更多的组织和细胞损伤。
Abderezaei说：“头部受到撞击会在大脑中产生非线性运动。这意味着振幅的小幅度增加可能导致某些结构发生意想不到的大变形。”
这些非线性振动在具有一系列组织密度的复杂器官中并不令人惊讶。再加上坚硬的保护膜——特别是从上到下固定大脑的大脑镰和小脑幕——的抑制作用，某些区域在侧面撞击时肯定会变得更糟。
为了进一步研究脑震荡和碰撞中大脑发生的行为，科学家需要首先找到在侧面碰撞中最危险的大脑区域。尽管每年有超过30万的美国儿童和青少年遭受与运动有关的脑震荡，但是该研究的进展仍然很慢。
科界原创
编译：小贝
审稿：阿淼
责编：张梦
期刊来源： 《应用物理评论》
期刊编号： 2331-7019
原文链接：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-07/siot-rsh073119.php
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