Finsterer Schock: Forscher untersuchen, wie explosive Schockwellen das Gehirn schädigen

Dragons, Divine Parents, Heroes and Adversaries: A complete cosmology of being (Juni 2019).

Anonim

Die heutigen Kriegsjäger sind mit einem Körperpanzer ausgestattet, der stark genug ist, um Schrapnellen einer Bombe oder eines anderen Sprengsatzes standzuhalten. Eine schwächende Bedrohung durch eine Explosion ist jedoch eine Kraft, die sie nicht sehen können - die explosive Schockwelle selbst.

"Stoßwellen bewegen sich schneller als die Schallgeschwindigkeit", sagte Dr. Timothy Bentley, ein Programm-Manager in der Abteilung Warfighter Performance des Office of Naval Research (ONR). "Warfighter, die physisch vor Schrapnell geschützt sind, sind nicht vor Stoßwellen geschützt. Diese Energiewelle kann subtile, aber schädliche Auswirkungen auf das Gehirn haben."

Um besser zu verstehen, wie Schockwellen das Gehirn schädigen und zur traumatischen Hirnverletzung beitragen, unterstützt ONR die Arbeit von Dr. Michael Cho, dem Vorsitzenden der Bioengineering-Abteilung der Universität von Texas in Arlington.

Chos Bemühungen konzentrieren sich auf die Idee, dass explosive Schockwellen Mikrokavitationen oder winzige Blasen verursachen, die sich im Gehirn bilden und kollabieren. Diese energiereichen Bläschen sind so winzig (weniger als einen Millimeter Durchmesser) und erscheinen, knallen und verschwinden so schnell, dass sie durch MRTs oder andere bildgebende Verfahren nicht mehr erkannt werden können. Folglich wird diese Art von Verletzung oft unbehandelt.

Wenn Mikrokavitationen des Gehirns kollabieren, können sie potenziell umliegende Zellen und Gewebe schädigen, sagte Cho. Er theoretisiert, dass dieser Zusammenbruch auch kompromittiert und eine Leckage durch die Blut-Hirn-Schranke verursacht - ein dicht gepacktes Netzwerk von Blutgefäßen im Gehirn, das gesunden Molekülen ermöglicht, aus dem Blutkreislauf in das Gehirn einzutreten und den Eintritt von schädlichen zu verhindern.

Symptome dieser Art von Hirnverletzung können Gedächtnisverlust, Kopfschmerzen und sogar posttraumatische Belastungsstörung sein.

"Wir wissen, dass die Symptome vorhanden sind", sagte Cho, "aber sie werden nicht angesprochen, weil wir die Ursache nicht kennen. Wenn wir sehen können, dass die Blut-Hirn-Schranke beschädigt ist, können wir vielleicht anfangen, klinische Strategien zu erwägen behandle die Ursache. "

Um dies zu erreichen, haben Cho und sein Forschungsteam in Zusammenarbeit mit der Old Dominion University und der Purdue University Gewebebasierte Modelle erstellt, die die Eigenschaften von Geweben und Flüssigkeiten in Gehirn und Blut-Hirn-Schranke widerspiegeln. Sie verwenden dann elektrische Ladungen, um Schockwellen innerhalb der Modelle zu erzeugen, die auf Petrischalen gezüchtet werden.

"Durch diese Methode können wir Mikroblasen erzeugen und ihre Auswirkungen in Echtzeit vergleichen", sagte Cho. "Wir können die Bildung von winzigen Blasen beobachten, beobachten die Interaktion mit dem Blut-Hirn-Schranke-Modell und bestimmen, welche Art von Schaden oder Leckage auftreten könnte."

Zukünftige Forschung wird auch die Entwicklung von Computeralgorithmen und Simulationen beinhalten, um genau vorherzusagen, welche Bereiche des Gehirns am anfälligsten für Mikrokavitationsschäden sind.

"Anstatt das gesamte Gehirn nach einer Verletzung zu durchsuchen, könnten sich Ärzte auf bestimmte Bereiche konzentrieren, die am wahrscheinlichsten verletzt werden", sagte Cho. "Sie werden die Mikrokavitation immer noch nicht sehen können, aber sie können nach lokalisierten Biomarkern suchen, die ihre Anwesenheit anzeigen - Proteine, chemische Verbindungen und Blutpartikel zum Beispiel."

Zusätzlich zu der Möglichkeit, tausende Kriegstreiber, die mit traumatischen Hirnverletzungen aus dem Irak und Afghanistan zurückgekehrt sind, zu behandeln, sagte Bentley, dass Chos Forschungen auch Zivilisten helfen könnten, die an Autounfällen und Kontaktsportarten leiden.