El laboratori Qianhong Wu de la Universitat de Villanova als Estats Units es va proposar d'estudiar què causa les commocions cerebrals. Si es tracta d'un impacte rotacional o traslacional.
El cervell humà està format per matèria tova banyada en líquid cefalorraquidi aquós dins d'un crani format per ossos. Els impactes que patim al cap es transmeten a través de la fina capa de líquid cefalorraquidi, dins de l'espai subaracnoide, fins a la matèria tova del cervell.
Les commocions cerebrals estan sent cada vegada més estudiades, sobretot en l'esport
Ji Lang i Rungun Nathan, coautors de l'estudi que s'ha publicat a la revista Physics of Fluids, descriuen l'estudi d'un altre sistema amb les mateixes característiques per trobar respostes: el de l'ou. L'ou s'assembla al cervell en el sentit que el seu rovell tou es banya amb una clara d'ou líquida dins d'una closca dura.
Tenint en compte que en la majoria de les lesions cerebrals per commoció cerebral, el crani no es trenca, volien esbrinar si era possible trencar o deformar el rovell d'ou sense trencar la closca de l'ou.
Els investigadors van fer un experiment simple utilitzant un mecanisme per agitar ous, gràcies al qual van poder veure que la força de rotació pot trencar fàcilment el rovell d'ou i fer que es barregi amb la clara d'ou.
En termes de conceptes bàsics darrere d'aquest treball, una càpsula tova –matèria tova unida a la membrana– es banya en un líquid contingut. La càpsula té una membrana impermeable, que separa el líquid de l'interior de la càpsula de l'exterior.
Es poden realitzar dos tipus d'impacte sobre el contenidor exterior. Un impacte de translació és aquell que colpeja el contenidor directament, mentre que un impacte de rotació passa quan el contenidor exterior s'accelera o desaccelera girant. Aquest últim sorgeix de forma natural en els esports quan els cascos no són rodons.
Els investigadors van descobrir una cosa bastant contradictòria i molt sorprenent. L'impacte de translació directa no causa la deformació de l'ou, mentre que la desacceleració rotacional causa una tremenda deformació del rovell d'ou. Aquesta troballa dona llum sobre el moviment i la deformació del nostre cervell quan el cap està exposat a impactes externs sobtats.
"Sospitem que l'impacte rotacional, especialment el rotacional de desceleració, és més nociu per a la matèria cerebral. La gran deformació de la matèria cerebral durant aquest procés indueix l'estirada de les neurones i causa el dany", afirmen els investigadors.
Aquesta troballa explica per què és molt probable que els boxejadors es desmaïn si reben un cop a la barbeta, ja que considerant que la barbeta és el punt més allunyat del coll, colpejar-la podria causar l'acceleració/desceleració rotacional més gran del cap.
De les conclusions de l'estudi es dedueix que el colpejament a la barbeta, com en la boxa, és el més perjudicial per al cervell
Quan es tracta de commocions cerebrals, que són un problema greu per a la salut pública, no està clar com es lesiona el cervell i com evitar-les. "Esperem aplicar les lliçons apreses amb els experiments amb els ous a l'estudi de la biomecànica del cervell, així com altres processos físics que involucren càpsules toves en un ambient líquid, com els glòbuls vermells", segons els autors de l'estudi.
Com a primer estudi d'aquest tipus, aquest treball proporciona una nova perspectiva per comprendre la resposta d'un objecte tou unit a una membrana als impactes externs sobtats. Una nova perspectiva interessant per als dissenyadors i fabricants de cascs.