El laboratorio Qianhong Wu de la Universidad de Villanova en los Estados Unidos se propuso estudiar qué causa las conmociones cerebrales. Si se trata de un impacto rotacional o traslacional.
El cerebro humano está formado por materia blanda bañada en líquido cefalorraquídeo acuoso dentro de un cráneo formado por huesos. Los impactos que sufrimos en la cabeza se transmiten a través de la fina capa de líquido cefalorraquídeo, dentro del espacio subaracnoideo, hasta la materia blanda del cerebro.
Las conmociones cerebrales están siendo cada vez más estudiadas, sobre todo en el deporte
Ji Lang y Rungun Nathan, coautores del estudio que se ha publicado en la revista Physics of Fluids, describen el estudio de otro sistema con las mismas características para encontrar respuestas: el del huevo. El huevo se parece al cerebro en el sentido de que su yema blanda se baña con una clara de huevo líquida dentro de una cáscara dura.
Teniendo en cuenta que en la mayoría de las lesiones cerebrales por conmoción cerebral, el cráneo no se rompe, querían averiguar si era posible romper o deformar la yema de huevo sin romper la cáscara del huevo.
Los investigadores hicieron un experimento simple usando un mecanismo para agitar huevos, gracias al cual pudieron ver que la fuerza de rotación puede romper fácilmente la yema de huevo y hacer que se mezcle con la clara de huevo.
En términos de conceptos básicos detrás de este trabajo, una cápsula blanda –materia blanda unida a la membrana– se baña en un líquido contenido. La cápsula tiene una membrana impermeable, que separa el líquido del interior de la cápsula del exterior.
Se pueden realizar dos tipos de impacto sobre el contenedor exterior. Un impacto de traslación es aquel que golpea el contenedor directamente, mientras que un impacto de rotación ocurre cuando el contenedor exterior se acelera o desacelera girando. Este último surge de forma natural en los deportes cuando los cascos no son redondos.
Los investigadores descubrieron algo bastante contradictorio y muy sorprendente. El impacto de traslación directo no causa la deformación del huevo, mientras que la desaceleración rotacional causa una tremenda deformación de la yema de huevo. Este hallazgo arroja luz sobre el movimiento y la deformación de nuestro cerebro cuando la cabeza está expuesta a impactos externos repentinos.
“Sospechamos que el impacto rotacional, especialmente el rotacional de deceleración, es más dañino para la materia cerebral. La gran deformación de la materia cerebral durante este proceso induce el estiramiento de las neuronas y causa el daño”, afirman los investigadores.
Este hallazgo explica por qué es muy probable que los boxeadores se desmayen si reciben un golpe en la barbilla, ya que considerando que la barbilla es el punto más alejado del cuello, golpearla podría causar la mayor aceleración/deceleración rotacional de la cabeza.
De las conclusiones del estudio se deduce que el golpeo en la barbilla, como en el boxeo, es el más perjudicial para el cerebro
Cuando se trata de conmociones cerebrales, que son un problema grave para la salud pública, no está claro cómo se lesiona el cerebro y cómo evitarlas. “Esperamos aplicar las lecciones aprendidas con los experimentos con los huevos al estudio de la biomecánica del cerebro, así como otros procesos físicos que involucran cápsulas blandas en un ambiente líquido, como los glóbulos rojos”, según los autores del estudio.
Como primer estudio de este tipo, este trabajo proporciona una nueva perspectiva para comprender la respuesta de un objeto blando unido a una membrana a los impactos externos repentinos. Una nueva perspectiva interesantes para los diseñadores y fabricantes de cascos.