När fotbollsspelare kolliderar kan deras hjärnor uppleva våldsamma skakningar som kan leda till hjärnskakning och andra allvarliga skador. En ny studie från University of California, Berkeley, har belyst hur dessa kollisioner påverkar hjärnan, och resultaten kan få konsekvenser för utformningen av säkrare fotbollshjälmar.
Studien, som publicerades i tidskriften Nature Communications , använde en kombination av experimentella data och datormodellering för att simulera effekterna av hjälm-till-hjälm-kollisioner på hjärnan. Forskarna fann att vibrationerna som orsakas av dessa kollisioner kan få hjärnan att vingla fram och tillbaka, och denna rörelse kan skada hjärnceller och leda till hjärnskakning.
Forskarna fann också att hjärnskadans svårighetsgrad berodde på platsen för kollisionen och kollisionsvinkeln. Stöter på framsidan av huvudet var mer benägna att orsaka skador på pannloben, medan stötar mot bakhuvudet var mer benägna att orsaka skador på lillhjärnan.
Studiens resultat kan hjälpa till att förbättra designen av fotbollshjälmar genom att identifiera de områden i hjärnan som är mest sårbara för skador. Hjälmar skulle kunna utformas för att ge mer skydd till dessa områden, och detta kan bidra till att minska risken för hjärnskakning och andra allvarliga skador.
Studiedetaljer
Forskarna använde en kombination av experimentella data och datormodellering för att simulera effekterna av hjälm-till-hjälm-kollisioner på hjärnan.
För experimentella data använde de en höghastighetskamera för att registrera rörelsen i huvudet och nacken på en fotbollsspelare under en kollision. De använde också en sensor för att mäta accelerationen av spelarens huvud.
För datormodelleringen använde de en finita elementmodell av det mänskliga huvudet för att simulera effekterna av kollisionen. Modellen inkluderade skallen, hjärnan och cerebrospinalvätskan.
Forskarna fann att vibrationerna orsakade av kollisionen fick hjärnan att vackla fram och tillbaka. Denna rörelse var mest uttalad vid nedslagsplatsen, men den spred sig även till andra delar av hjärnan.
Forskarna fann också att hjärnskadans svårighetsgrad berodde på platsen för kollisionen och kollisionsvinkeln. Stöter på framsidan av huvudet var mer benägna att orsaka skador på pannloben, medan stötar mot bakhuvudet var mer benägna att orsaka skador på lillhjärnan.
Konsekvenser för hjälmdesign
Studiens resultat kan hjälpa till att förbättra designen av fotbollshjälmar genom att identifiera de områden i hjärnan som är mest sårbara för skador. Hjälmar skulle kunna utformas för att ge mer skydd till dessa områden, och detta kan bidra till att minska risken för hjärnskakning och andra allvarliga skador.
Forskarna föreslår att hjälmar kan utformas med:
* Ett tjockare skal för att absorbera mer stötenergi.
* Ett mjukare foder för att dämpa hjärnan.
* En bättre passform för att förhindra att hjälmen rör sig på huvudet.
Forskarna föreslår också att fotbollsspelare kan minska risken för hjärnskakning genom att:
* Bär en hjälm som sitter ordentligt.
* Undvik head-to-head kollisioner.
* Hålla huvudet uppe när de tacklar.
Studiens resultat är ett betydande steg framåt för att förstå hur hjälm-till-hjälm-kollisioner påverkar hjärnan. Denna information kan hjälpa till att förbättra designen av fotbollshjälmar och minska risken för hjärnskakning och andra allvarliga skador.
