در سکته مغزی ناگهانی چه اتفاقی برای مغز می افتد؟ زرده تخم مرغ می تواند جواب را نگه دارد


آزمایش عقب ماندگی چرخشی با زرده تخم مرغ ، استفاده از مخلوط کن تخم مرغ و اندازه گیری تغییر شکل ماده نرم برای یافتن پاسخ های احتمالی در برابر ضربه ها.

تعداد فزاینده ای از فوتبالیست های حرفه ای با یک بیماری تخریب عصبی به نام انسفالوپاتی مزمن آسیب زا (HTN) تشخیص داده شده اند که احتمالاً نتیجه چندین ضربه مغزی یا آسیب دیدگی های مکرر مغزی در طول زندگی حرفه ای آنها است. این ورزش اغلب در سایر ورزشهای پرمخاطب مانند بوکس ، موی تای ، کیک بوکسینگ و هاکی روی یخ دیده می شود. بر اساس یک گزارش جدید منتشر شده در Fluid Physics ، ما می توانیم با مطالعه تغییر شکل زرده تخم مرغ ، سرنخ هایی را برای فیزیک پایه پیدا کنیم. این به نوبه خود می تواند روزی منجر به جلوگیری بهتر از این آسیب شود.

زرده تخم مرغ آغشته به سفید تخم مرغ مایع پیچیده شده در پوسته ای سخت ، مثالی از آنچه فیزیکدانان “ماده نرم در محیط مایع” می نامند است. نمونه های دیگر شامل گلبول های قرمز خون است که از طریق سیستم گردش خون و مغز ما عبور می کند و توسط مایع مغزی نخاعی (CBR) در جمجمه سخت احاطه شده است. به گفته فیزیکدان دانشگاه Villanova Qianhong Wu و همکاران وی در این مطالعه اخیر ، میزان تغییر شکل یک نوع ماده نرم در پاسخ به تأثیرات خارجی یک ویژگی اصلی است. آنها گلبولهای قرمز را به عنوان مثال ذکر می کنند. این توانایی سلول های قرمز خون در تغییر شکل تحت فشار است (“تغییر شکل گلبول های قرمز”).) که به آنها اجازه می دهد به عنوان مثال از طریق مویرگهای کوچک فشرده شوند ، و همچنین طحال را فعال می کند تا گلبولهای قرمز خون را که اندازه ، شکل و تغییر شکل کلی آنها بیش از حد تغییر کرده است ، از بین ببرد.

در مورد آسیب مغزی آسیب دیده ، به میزان تغییر شکل مغز در پاسخ به سکته مغزی مربوط می شود. علت دقیق CTE هنوز مورد تحقیقات مداوم است ، اما نظریه غالب این است که آسیب مغزی تکراری می تواند به عروق خونی مغز آسیب برساند ، باعث التهاب و رشد توده های پروتئینی به نام Tau شود. سرانجام ، این توده ها به مغز گسترش یافته و سلول های مغز را از بین می برند. مبتلایان به CTE اغلب از جمله علائم دیگر ، از دست دادن حافظه ، افسردگی و در موارد شدید زوال عقل را تجربه می کنند.

مطالعات قبلی نشان داده است که تغییر شکل ماده نرم در محیط مایع در پاسخ به تغییرات ناگهانی در میدان مایع مانند برش یا تغییر ناگهانی مسیر جریان رخ می دهد. وو و دیگران. آنها به مورد خاص ماده نرم در یک محیط مایع علاقه مند بودند ، که در یک ظرف سخت نیز محصور شده است – مانند یک زرده تخم مرغ که توسط سفید مایع تخم مرغ احاطه شده است ، همه در یک پوسته پیچیده شده است. آنها تعجب کردند که آیا شکستن زرده بدون شکستن پوسته امکان پذیر است ، زیرا در بیشتر ضربه های مغزی موارد به گونه ای است که می توان بدون ترک خوردن جمجمه مغز آسیب دید.

برای پاسخ به این سوال ، وو و دیگران. یک پیش آزمایش ساده با Golden Goose Egg Scrambler ، یک وسیله آشپزخانه جدید ایجاد کنید که به کاربران امکان می دهد تخم مرغ را درون پوسته مخلوط کنند. تیم وو با استفاده از نیروهای چرخشی تخم مرغ را به هم زدند و شیفته تغییر شکل و شکستن زرده تخم مرغ در حالی که پوسته سالم بود ، شد. این امر آنها را به انجام آزمایشات اضافی برای دستیابی به ایده ای از فیزیك اساسی جریان پشت این اثر القا كرد.

آنها تخمهای تازه را از یک فروشگاه مواد غذایی محلی خریداری کردند ، زرده ها و سفیدها را خارج کردند و سپس آنها را در یک ظرف سخت و شفاف قرار دادند ، بهتر است با ثبت کل فرآیند با دوربین های پرسرعت ، تغییر شکل را کنترل کنند. آنها دو دستگاه جداگانه ساختند. تجویز به اصطلاح “عمل ترجمه” – یعنی ضربه مستقیم به ظرف – توسط یک چکش کوچک که از یک ریل راهنمای عمودی افتاده است (شکل 1A را در گالری ببینید) ، با یک فنر در پایین آن اجازه می دهد تا ظرف به صورت عمودی حرکت کند. آنها از یک شتاب سنج برای اندازه گیری شتاب ظرف استفاده کردند.

برای تنظیم دوم (شکل 1B را در گالری مشاهده کنید) ، آنها کانتینر را به یک موتور الکتریکی متصل می کنند تا دو نوع ضربه دوار را بررسی کنند: ضربه دوار تسریع کننده و ضربه چرخشی کاهش دهنده سرعت (یعنی هنگامی که ظرف خارجی با چرخش سرعت می گیرد یا کاهش می یابد). آنها همچنین غشاهای اطراف زرده های تازه را پوست کرده و در ظروف پتری پر از آب معلق می کنند ، بهتر می توانند نحوه واکنش این غشاها به استرس را نیز مطالعه کنند.

وو و دیگران. تا حدودی تعجب کردند که در مورد یک اثر ترجمه تقریبا هیچ تغییر شکل زرده وجود ندارد. در عوض ، كل ظرف (و محتویات آن) به صورت یك ماده جامد منتقل می شود. در صورت تسریع ضربه چرخشی ، تیم دریافت که زرده به شکل کروی شروع می شود و سپس شروع به کشش افقی می کند تا یک بیضوی ایجاد کند. در صورت ثابت نگه داشتن زاویه ، زرده می تواند به مدت چند دقیقه شکل بیضی پایدار را حفظ کند.

در صورت تاخیر در اثر چرخشی ، جذاب ترین نتایج بدست می آید. در اینجا ، زرده تقریبا بلافاصله تغییر شکل می دهد ، به طور افقی گسترش می یابد و شعاع آن در مرکز افزایش می یابد – تغییر شکل کافی برای آسیب جدی به زرده در اثر فشار طولانی مدت.

“ما گمان می کنیم که اثرات چرخشی چرخشی ، به ویژه عقب مانده ، بیشتر به مواد مغزی آسیب می رسانند.”

برای اطمینان از اینکه این در درجه اول اثر زرده به عنوان یک ماده بیولوژیکی نیست ، وو است و دیگران. همان آزمایش را با کپسول های نرم سنتز شده غوطه ور در محلول لاکتات کلسیم ، بسته شده توسط غشای نازک آلژینات کلسیم انجام داد. آنها نوشتند که نتایج مشابهی تأیید می کنند که “مکانیسم غالب منجر به تغییر شکل ماده نرم در یک محیط مایع نتیجه نیروهای مکانیکی است ، نه واکنش های بیولوژیکی”.

بر این اساس ، “ما گمان می کنیم که اثرات چرخشی چرخشی ، به ویژه عقب مانده ، بیشتر به ماده مغزی آسیب می رسانند.” “تغییر شکل زیاد ماده مغز در طی این فرآیند باعث کشش سلول های عصبی و ایجاد آسیب می شود.” این ممکن است توضیح دهد که چرا یک بوکسور می تواند با ضربه شدید به چانه ناک اوت شود. نویسندگان نتیجه گیری می کنند: “با توجه به اینکه چانه دورترین نقطه از گردن است ، برخورد با چانه می تواند منجر به بالاترین شتاب چرخشی / کاهش سرعت سر شود”.

وو درباره مفاهیم یافته های آنها گفت: “تفكر انتقادی ، همراه با آزمایش های ساده در آشپزخانه ، منجر به یك سری مطالعات منظم برای مطالعه سازوكارهایی شده كه باعث بدشكلی زرده تخم مرغ می شوند.” “ما امیدواریم که بتوانیم دروس آموخته شده از آن را در مورد مطالعه بیومکانیک مغز ، و همچنین سایر فرآیندهای فیزیکی که شامل کپسول های نرم در یک محیط مایع است ، مانند گلبول های قرمز ، استفاده کنیم.”

DOI: فیزیک سیالات ، 2021. 10.1063 / 5.0035314 (برای DOI).

تصویری از لیست توسط جی لانگ / کیان هونگ وو


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*