El mapeo preciso muestra cómo las lesiones cerebrales infligen daño a largo plazo
Evolución de la lesión después de un impacto leve. Crédito: Imperial College London
Los investigadores han demostrado cómo las fuerzas que actúan sobre el cerebro durante una lesión traumática están relacionadas con el daño observado años después del trauma inicial.
Los hallazgos, de un equipo interdisciplinario del Imperial College London, podrían usarse para predecir la gravedad de las lesiones cerebrales y ayudar a diseñar cascos más efectivos para una variedad de deportes y actividades.
Cerebro traumático (TBI) es el resultado de un impacto repentino o una sacudida en la cabeza, como durante un accidente de tráfico o explosión de una bomba, o durante deportes como el rugby y el fútbol americano. Los impactos inmediatos de TBI pueden incluir sangrado e inconsciencia, pero también pueden provocar cambios en regiones del cerebro que provocan síntomas como pérdida de memoria, cambios de humor y personalidad, y falta de concentración, a veces muchos años después de la lesión inicial.
Sin embargo, el vínculo entre las fuerzas mecánicas que actúan sobre el cerebro durante la TBI y los cambios a largo plazo resultantes es poco conocido.
Ahora, investigadores de las Facultades de Ingeniería y Medicina de Imperial, incluidos los equipos del Dr. Mazdak Ghajari, el Profesor David Sharp y la Dra. Magdalena Sastre, han demostrado un vínculo claro entre las fuerzas que actúan sobre el cerebro durante TBI y sus cambios a largo plazo asociados. La investigación, que se publica en Brain, combinó un modelo computacional de lesión cerebral con estudios experimentales en cerebros de ratas.
Dra. Mazdak Ghajari, de la Escuela de Ingeniería de Diseño Dyson en Imperial, dijo: «El daño inicial durante una lesión cerebral traumática tarda solo unos milisegundos en ocurrir, pero desencadena muchos cambios que resultan en efectos continuos que se pueden sentir años después. Comprender el vínculo entre los dos es crucial para predecir quién está en riesgo de daño a largo plazo y cómo se puede diseñar mejor la protección para prevenir este daño».
Anteriormente, el equipo había construido un modelo de computadora humana para predecir el ubicación del daño cerebral a largo plazo después de una TBI, centrándose en la «materia blanca» del cerebro. La sustancia blanca contiene fibras nerviosas llamadas axones: extensiones de neuronas que ayudan a conectarlas. Los axones juegan un papel importante en las redes cerebrales que se alteran en el daño cerebral a largo plazo.
Desarrollo de lesión tras impacto moderado. Crédito: Imperial College London
Ahora, han probado este enfoque de modelado para ver si puede predecir con precisión el patrón de daño de la materia blanca en ratas que recibieron una lesión cerebral traumática leve o moderada. Simularon los cerebros de las ratas durante la lesión, revelando la ubicación y la duración de las fuerzas mecánicas vinculadas al daño. Usando un modelo experimental preciso, este daño fue inducido en el cerebro de la rata y seguido después de varias semanas, lo que se correlaciona con años de cambios en el cerebro humano.
Descubrieron que el efecto de las tensiones de cizallamiento en la sustancia blanca ayudó a predecir la ubicación del daño a largo plazo. Los esfuerzos cortantes empujan dos partes del mismo objeto, en este caso el cerebro, en diferentes direcciones.
Dra. Magdalena Sastre, del Departamento de Ciencias del Cerebro de Imperial, dijo: «Las tensiones de cizallamiento en el cerebro se correlacionaron con marcadores de inflamación cerebral, que se asocia con pérdida de memoria y otras alteraciones cognitivas funcionales futuras».
El El cerebro tiene una consistencia gelatinosa, por lo que cuando recibe una sacudida, se sacude de manera similar, provocando un corte entre las partes adyacentes. La intensidad del corte en diferentes lugares causado por diferentes impactos, por ejemplo, de qué ángulo provienen, predice dónde ocurrirá el daño más severo de la sustancia blanca. Esto podría ayudar a los médicos a predecir los posibles efectos a largo plazo en pacientes que han sufrido una lesión cerebral traumática.
Dra. Ghajari dijo: «Diferentes tipos de lesiones causarán diferentes tipos de cizallamiento. Con este nuevo modelo ahora podemos predecir con mayor precisión qué lesiones causarán daños graves a largo plazo y potencialmente evitarlos. Por ejemplo, los accidentes de motocicleta implican una gran cantidad de movimiento de rotación, que provoca mucho cizallamiento. Estamos estudiando docenas de cascos de bicicleta para ver cuál protege mejor contra el exceso de rotación».
Ahora que el modelo computacional del equipo ha sido validado en cerebros de ratas reales, pueden usarlo para hacer una variedad de preguntas de investigación mediante el modelado de diferentes tipos de TBI.
El profesor David Sharp, también del Departamento de Ciencias del Cerebro, agregó: «También estamos analizando cómo el tipo de impactos experimentados por los jugadores de fútbol americano afecta si pierden el conocimiento y si los nuevos diseños de cascos podrían proteger soldados de los efectos de las ondas expansivas después de las explosiones. Estos tipos de estudios también pueden ayudar a explicar si los pequeños impactos repetidos, como cabecear la pelota en el fútbol, podrían provocar lesiones cerebrales similares a largo plazo».
El la investigación surge de una colaboración a largo plazo entre ingenieros, médicos y biólogos en Imperial, una asociación que el Dr. Ghajari describe como «que requiere mucha paciencia y energía, pero que produce resultados extremadamente gratificantes».
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Incluso una lesión cerebral traumática leve puede causar daño cerebral Más información: Cornelius K Donat et al. De la biomecánica a la patología: predicción de lesiones axonales a partir de patrones de tensión después de una lesión cerebral traumática, Brain (2020). DOI: 10.1093/brain/awaa336 Información del diario: Cerebro
Proporcionado por el Imperial College London Cita: El mapeo preciso muestra cómo las lesiones cerebrales infligen daño a largo plazo (2021, 21 de enero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-01-precise-brain-injuries-inflict-long-term.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.