私たちの脳は発泡スチロールよりも 10 倍簡単に砕けます。

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人間の脳は、生理学と生物学において「完全に」解明されていない器官の一つです。 まだまだ多くの謎が残されています。 ケーキのように柔らかいですが、同時に非常に強いです。 カーディフ大学の新しい研究によると、脳は発泡ポリスチレンよりも10倍簡単に壊れます。

Journal of Royal Society Interface の第 197 号に掲載されたこの研究では、ニコラス・ベニオンと彼のチームが、生きている人々の脳の身体的特徴をより良く理解する方法を開発しました。

New Scientistが最初に報告したように、彼らは、機械学習アルゴリズムと、うつぶせに横たわった患者のMRIスキャンを組み合わせて、その後上を向いて脳の位置を移動させることにより、脳と頭蓋骨に接続する組織のさまざまな物質的特性を特定した。頭蓋骨。 研究者らは、圧力下で脳が潰れる能力、横方向への押圧に対する脳の反応、結合組織の弾力性を測定した。

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「まったく保存されていない脳を取り出してみると、その剛性は信じられないほど低く、非常に簡単にばらばらになります。そして実際には、おそらくほとんどの人が思っているよりもはるかに柔らかいのです」とベニオン氏は言う。

ベニオン氏と彼のチームは、ポリスチレンフォームよりも柔らかいことに加えて、脳は横からの圧力に対する弾力性がゴムの1,000分の1であり、ゼラチンの板と同じくらい柔軟であることも発見した。

研究によれば、MRI研究はカーディフ大学脳画像研究センターと共同で、22歳から30歳までの被験者11人（男性7人、女性4人）を対象に実施された。 20 分間うつ伏せでプレコンディショニングを行った後、脳が完全にリラックスしていることを確認するために、うつ伏せの写真を 1 枚だけ撮影しました。 次に、被験者を典型的な仰臥位に倒立させた後、再度スキャンしました。

まず、腹臥位と仰臥位の画像を頭蓋骨のみのアフィン位置合わせを使用して位置合わせし、大脳全体の変位を測定しました。 次に、うつ伏せから仰向けの画像からの変形可能な位置合わせによって、個々の被験者空間の全容積にわたってベクトル変位フィールドが作成されました。

研究チームは、術前 MRI スキャンの助けを借りて、モデルを利用して、それぞれの患者の手術中に起こる脳の変化を予測したいと考えています。 これにより、適切な位置が見つかるまで繰り返し脳にツールを埋め込む必要がなくなり、手術の侵襲性が低くなる可能性があります。

研究概要:

脳のコンピューターモデリングには、関係する組織を正確に表現する必要があります。 機械的試験には、特に流体の再分配が生体力学的に重要である脳神経外科のような低ひずみ速度の場合、多くの課題があります。 軟膜くも膜複合体 (PAC) のばね要素/流体構造相互作用表現を組み込んだ有限要素 (FE) モデルが FEBio で生成されました。 モデルは、腹臥位と仰臥位の重力を表すようにロードされました。 材料パラメータの同定と感度分析は統計ソフトウェアを使用して実行され、FE の結果とヒトの生体内測定値を比較しました。 脳のオグデン パラメーター μ、α、および k の結果は、670 Pa、-19、および 148 kPa の値をもたらし、文献で報告されている値を裏付けています。 軟膜の剛性およびＰＡＣの面外引張剛性については、それぞれ１．２ＭＰａおよび７．７ｋＰａ程度の値が得られた。 脳の位置の変化は厳密なものではなく、主に組織内の体液の再分布によって引き起こされることが判明しました。 私たちの知る限り、これは頭蓋内組織の材料特性を推定するために人間の生体内データと重力負荷を使用した最初の研究です。 このモデルは、定位脳神経手術における脳の位置の変化の影響を軽減するために適用できるようになりました。