يلمح غزل صفار البيض إلى كيفية تشوه الدماغ بارتجاج في المخ

بالعربي/ كيف تدرس الارتجاج دون كسر أي جماجم؟ جرب استخدام آلة تقطيع البيض.

في دراسة جديدة نُشرت في 19 يناير في مجلة فيزياء السوائل ، استوحى العلماء الإلهام من كيفية خلط البيض المخفوق بياض البيض وصفار البيض دون كسر القشرة أولاً. يقوم الجهاز ببساطة بتدوير البيضة غير المكسورة بسرعات فائقة ، وتنتقل هذه القوة إلى السائل الموجود بداخلها ، مما يؤدي إلى تفرقع الصفار. وبالمثل ، في معظم إصابات الدماغ الارتجاجية ، لا تتشقق الجمجمة ، لكن الدماغ لا يزال مصابًا ، كما يعتقد العلماء. 

إخلاء المسئولية: لم تتعثر أي أدمغة بشرية في إجراء هذه الدراسة. بدلاً من ذلك ، استخدم الباحثون صفار البيض كنموذج للدماغ البشري .

قال كبير المؤلفين Qianhong Wu ، مدير مختبر الميكانيكا الحيوية الخلوية وعلوم الرياضة في جامعة فيلانوفا في بنسلفانيا: “أود أن أقول إن هذه مقارنة جامحة للغاية”. “إنهما أنظمة مختلفة تمامًا من حيث خصائص المواد.” على سبيل المثال ، يحتوي صفار البيض على مادة واحدة فقط – صفار البيض – بينما يحتوي الدماغ على مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا مرتبة في هياكل معقدة ، على حد قوله.

ومع ذلك ، فإن البيض والأدمغة البشرية لديهما عدد قليل من أوجه التشابه الرئيسية ، والتي يمكن أن تعطي بعض الأفكار في الفيزياء الأساسية لارتجاج المخ.

بالنظر إلى الدماغ ، لدينا عضو حبار محاط بسائل يسمى السائل النخاعي (CSF) ومغلف في وعاء صلب ، الجمجمة. يتكون صفار البيض أيضًا من مادة إسفنجية طرية ، محاطة بسائل ومغلفة في وعاء صلب ، القشرة. لاحظ وو وزملاؤه أوجه التشابه هذه وركضوا معهم ، وصمموا تجارب ليروا كيف سيتشوه الصفار تحت قوى مختلفة. لقد اختبروا نوعين من الصدمات التي شوهدت في الارتجاج ، بما في ذلك التأثير الدوراني ، الذي يتسبب في دوران الجمجمة ، والتأثير الانتقالي ، الذي يغير الجمجمة في الفضاء فقط ، دون تدويرها.

بدأت تجاربهم المعملية برحلة إلى متجر البقالة ، حيث التقطوا بيض الدجاج الطازج. لملاحظة كيفية تغيير القوة للصفار ، تخلصوا من قشرة البيضة ووضعوا البياض والصفار في وعاء شفاف ؛ بهذه الطريقة يمكنهم مراقبة أحشاء البيض مباشرة مع الاحتفاظ بها داخل وعاء صلب. لاختبار التأثير الانتقالي ، أسقط الفريق مطرقة 4 أرطال (1.7 كجم) على الحاوية من ارتفاع 3.2 قدم (1 متر) فوقها ؛ من أجل تجارب تأثير الدوران ، قاموا بتدوير الحاوية بمحرك كهربائي ، حتى 64 دورة في الثانية.

سجل الفريق هذه الاختبارات باستخدام كاميرا عالية السرعة ووجدوا أن تأثير الدوران تسبب في تحول صفار البيض بشكل كبير ، بينما لم يتسبب التأثير الانتقالي في حدوث تغيير مرئي. عندما بدأت الحاوية في الدوران ، امتد الصفار الكروي أفقيًا ، مشكلاً “شكل بيضاوي”. لكن التغيير الأكثر حدة حدث عندما تباطأ الدوران. مع انخفاض معدل الدوران ، ينقر مركز الصفار إلى الداخل ، مما يؤدي إلى سحب الشكل الإهليلجي الأفقي إلى المستوى الرأسي. في غضون ثانية واحدة ، انكسر الشكل المستدير في قرص مسطح. 

عندما توقف الدوران تمامًا ، استغرق الأمر حوالي دقيقة حتى يرتاح الصفار مرة أخرى في كرة. وأشار المؤلفون إلى أن “هذا التشوه الكبير يمكن أن يسبب ضررًا شديدًا للصفار”.

الإستنتاج؟ يمكن أن تكون تأثيرات الدوران الشديدة مدمرة بالمثل للدماغ. على سبيل المثال ، عندما يتم جرح الملاكمين على الذقن ، فإن رؤوسهم تنفجر بسرعة إلى الوراء على رقبتهم ، ثم تبطئ بسرعة عندما لا يمكن للرأس أن يتوقف إلى الخلف أكثر. وأشار وو إلى أن هذا قد يفسر سبب إصابة الملاكمين بالإغماء بسهولة عند لكمهم بهذه الطريقة. 

بينما تسبب تأثير الدوران في إحداث فوضى في الصفار ، لم تسبب تجربة إسقاط المطرقة أي تغيير على الإطلاق. قال وو: “إنه أمر مدهش للغاية ، إنه غير بديهي” ، لأنك تتوقع أن تنتقل القوة عبر الحاوية الصلبة وبياض البيض وفي صفار البيض. وقال إن هذه النتيجة المفاجئة يمكن تفسيرها من خلال حقيقة أن بياض البيض وصفار البيض يشتركان في كثافة متشابهة جدًا ، لذلك في ظل ضربة المطرقة ، قد يتحرك الاثنان معًا كوحدة واحدة. هذا من شأنه أن يمنع الصفار من تغيير الشكل.الإعلانات

نظرًا لأن كثافة الدماغ تختلف عن كثافة السائل النخاعي المحيط ، فمن المحتمل أن يؤدي وجود كتلة صلبة على الرأس إلى تشوه الدماغ قليلاً. لكن بناءً على تجاربهم ، قد يكون الدماغ أكثر حساسية لتأثيرات الدوران ، كما قال وو.محتوى ذو صلة

أثناء حدوث ارتجاج فعلي ، تحدث التأثيرات متعدية والتناوب في وقت واحد. قال وو: “لا يمكنك حقًا فصل أحدهما عن الآخر تمامًا … إنه دائمًا مزيج من الاثنين”.

الآن بعد أن عمل وو وزملاؤه على فيزياء الارتجاج في البيض ، يخططون للتحقق من نتائجهم في الدماغ. طور المختبر مؤخرًا دماغًا اصطناعيًا ، تم تشكيله من عمليات مسح لأدمغة بشرية ومحاطًا بجمجمة شفافة ، قاموا بإجراء تجارب التأثير عليها. يدرس الفريق أيضًا الأدمغة المأخوذة من الفئران ، لكن وو قال إنهم يهدفون إلى العمل مع أدمغة الحيوانات الحية في المستقبل.

وأضاف أنهم تعاونوا أيضًا مع الأطباء في مستشفى جامعة توماس جيفرسون حتى يتمكنوا من مقارنة نتائج التجارب المعملية بالبيانات من المرضى الذين عانوا من إصابات الدماغ الرضحية . يجب أن يساعد هذا في ربط النقاط بين الفيزياء التي لوحظت في البيض والإصابات الفعلية التي لحقت بالبشر.

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com