一項(xiàng)發(fā)表于《英國(guó)皇家學(xué)會(huì)界面雜志》的研究發(fā)現(xiàn),人類大腦出奇地柔軟、有彈性。其抗壓能力類似明膠,而且比用于包裝的聚苯乙烯泡沫塑料更容易破裂。
研究闡明了精確測(cè)量活人大腦物理特性的新方法。此前人類對(duì)大腦物理特性的了解,大部分來(lái)自于腦切片或保存在化學(xué)物質(zhì)中的腦組織,而這會(huì)影響腦組織的硬度和彈性。
研究人員借助機(jī)器學(xué)習(xí)算法與核磁共振技術(shù),計(jì)算出大腦及頭骨連接組織的不同特性。他們量化了大腦在受壓時(shí)的塌陷程度、側(cè)推反應(yīng)以及結(jié)締組織的彈力。
該研究作者、卡迪夫大學(xué)的Nicholas BennionBennion說(shuō):“大腦比大多數(shù)人想象得軟得多。如果你觸摸一個(gè)沒(méi)有以任何方式保存的大腦,會(huì)發(fā)現(xiàn)它的硬度低得令人難以置信,而且非常容易破裂。”
研究發(fā)現(xiàn),大腦比聚苯乙烯泡沫塑料更容易塌陷,它被側(cè)向推動(dòng)的彈性大約是橡膠的千分之一,這意味著它的柔軟度與明膠相當(dāng)。Bennion說(shuō),機(jī)器學(xué)習(xí)算法計(jì)算出大腦與頭骨的連接組織也相當(dāng)柔軟,這可能是為了在人類突然移動(dòng)時(shí)保護(hù)大腦。
斯坦福大學(xué)的Ellen Kuhl說(shuō),盡管研究人員早就知道大腦是非常柔軟和脆弱的,但該研究使這一概念足夠精確,以便更好指導(dǎo)敏感的外科手術(shù)。
麻省理工學(xué)院的Krystyn Van Vliet說(shuō),這種新的測(cè)量方法可能無(wú)法完全捕捉大腦在劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的變形方式,如被撞擊或交通事故產(chǎn)生的頭部創(chuàng)傷。在這些情況下,大腦內(nèi)的液體流動(dòng)會(huì)改變其材料特性。
該團(tuán)隊(duì)希望他們的模型可以基于核磁共振技術(shù),預(yù)測(cè)病人手術(shù)時(shí)發(fā)生將發(fā)生的大腦變化。這種方法有望于在大腦手術(shù)中精準(zhǔn)控制位置,減少手術(shù)侵入性。
相關(guān)論文信息:
https://doi.org/10.1098/rsif.2022.0557