脑震荡源自大脑深处“铃声”

一项最新的建模研究发现，当足球运动员头部受到重击并且嗡嗡响时，这不只是一种表达方式：和真实的铃一样，其大脑会在不同频率上振荡。该研究结果支持了这样一种观点，即脑震荡并非源自大脑和头骨的碰撞，而是响声在大脑深处引发的组织拉伸和切变。研究人员表示，应设计更好的头盔，以抑制最具破坏性的低频振动。

为更好地确定头部受到重击期间真正发生了什么，美国斯坦福大学生物工程师David Camarillo和同事通过让该校31名足球运动员戴上装有加速度计和陀螺仪的护齿器，收集了关于真实撞击的数据。研究人员利用关于189次碰撞的数据（包括两次导致脑震荡的撞击），以及主要来自尸体的各种大脑组织材质属性的数据，模拟了大脑如何机械地应对每次撞击。

该团队发现，每次撞击会以一种复杂的方式让大脑在十分之几秒的时间里颤动。研究人员将这一动作分解成动态模式——拥有不同频率的短暂的动作模式。当受到撞击时，大脑振动得最有力，频率为每秒约30个周期。这几乎和钢琴上第二个最低键的频率相当。研究人员在日前出版的《物理评论快报》上报告了这一结果。平均而言，每秒低于33个周期的模式能吸收传给大脑的总体能量的75%。

论文作者之一、史蒂文斯理工学院头部损伤生物力学专家Mehmet Kurt表示，更重要的是越硬的撞击会激起更多振荡。这可能是关键所在，因为不同振荡模式影响的是大脑不同部位的运动，从而可能导致邻近区域以不同频率振荡。例如，对导致运动员失去意识的撞击进行的建模显示，在此次撞击中，脑胼胝体和周围的白质相比以更高的频率振荡。Kurt解释说，即便振荡仅持续了几个周期，但当邻近的大脑区域以不同频率振荡时，这些组织的拉伸和切边也在增加。

最新分析对于脑震荡研究人员来说可能喜忧参半。“一方面，研究表明，这个问题可能比想象的更加复杂。另一方面，我们可能拥有了研究它的正确工具。” 圣路易斯华盛顿大学专注于头部撞击研究的机械工程师Philip Bayly表示。例如，通过比较不同模式的运动，研究人员或许能阐明最易受伤的大脑区域。而且，头盔生产商可能会注重设计能抑制破坏性最强的频率的头盔。