腦震蕩源自大腦深處“鈴聲”

一項最新的建模研究發現，當足球運動員頭部受到重擊并且嗡嗡響時，這不只是一種表達方式：和真實的鈴一樣，其大腦會在不同頻率上振蕩。該研究結果支持了這樣一種觀點，即腦震蕩并非源自大腦和頭骨的碰撞，而是響聲在大腦深處引發的組織拉伸和切變。研究人員表示，應設計更好的頭盔，以抑制最具破壞性的低頻振動。

為更好地確定頭部受到重擊期間真正發生了什么，美國斯坦福大學生物工程師David Camarillo和同事通過讓該校31名足球運動員戴上裝有加速度計和陀螺儀的護齒器，收集了關于真實撞擊的數據。研究人員利用關于189次碰撞的數據（包括兩次導致腦震蕩的撞擊），以及主要來自尸體的各種大腦組織材質屬性的數據，模擬了大腦如何機械地應對每次撞擊。

該團隊發現，每次撞擊會以一種復雜的方式讓大腦在十分之幾秒的時間里顫動。研究人員將這一動作分解成動態模式——擁有不同頻率的短暫的動作模式。當受到撞擊時，大腦振動得最有力，頻率為每秒約30個周期。這幾乎和鋼琴上第二個最低鍵的頻率相當。研究人員在日前出版的《物理評論快報》上報告了這一結果。平均而言，每秒低于33個周期的模式能吸收傳給大腦的總體能量的75%。

論文作者之一、史蒂文斯理工學院頭部損傷生物力學專家Mehmet Kurt表示，更重要的是越硬的撞擊會激起更多振蕩。這可能是關鍵所在，因為不同振蕩模式影響的是大腦不同部位的運動，從而可能導致鄰近區域以不同頻率振蕩。例如，對導致運動員失去意識的撞擊進行的建模顯示，在此次撞擊中，腦胼胝體和周圍的白質相比以更高的頻率振蕩。Kurt解釋說，即便振蕩僅持續了幾個周期，但當鄰近的大腦區域以不同頻率振蕩時，這些組織的拉伸和切邊也在增加。

最新分析對于腦震蕩研究人員來說可能喜憂參半。“一方面，研究表明，這個問題可能比想象的更加復雜。另一方面，我們可能擁有了研究它的正確工具。” 圣路易斯華盛頓大學專注于頭部撞擊研究的機械工程師Philip Bayly表示。例如，通過比較不同模式的運動，研究人員或許能闡明最易受傷的大腦區域。而且，頭盔生產商可能會注重設計能抑制破壞性最強的頻率的頭盔。