ارائه مدلی جدید توسط محققان کشور برای شناخت مکانیزم های آسیب مغزی

فائزه اسکندری دانش آموخته دکتری دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح ارائه مدلی ساختاری برای ساقه مغز در اثر آسیب های مکانیکی: مطالعات اخیر نشان داده که بیماری های نورولوژیکی مانند اسکلروز چندگانه (ام اس) و آلزایمر و آسیب های ترومایی ناشی از ضربه به سر، می توانند به تغییر قابل توجهی در خواص مکانیکی مغز منجر شوند.
هدف از این تحقیق، شناخت علت ریزساختاری تفاوت در رفتار بافت مغز دچار آسیب ترومایی و بافت مغز سالم بود. نتایج این تحقیق نشان داد که تغییر در خواص مکانیکی بافت مغز در اثر آسیب، دارای یک توصیف ریزساختاری است. تاکنون در مطالعات مربوط به آسیب های مغزی، تنها به پارگی آکسون ها به عنوان یک توصیف ریزساختاری از آسیب توجه شده بود؛ اما در پژوهش حاضر، رفتار سلول های گلیا بعنوان بخش بزرگی از حجم بافت مغز مورد مطالعه قرار گرفته و به نقش آنها در آسیب مغزی اشاره شده است.
بیومکانیک آسیب مغزی، نیازمند رویکردهای چندرشته ای است تا رفتار پیچیده بافت مغز را در هنگام آسیب توصیف کند، در این تحقیق تلاش شد تا یک مسیر کامل برای شناخت رفتار بافت ساقه مغز (بعنوان یکی از آسیب پذیرترین نواحی مغز) در شرایط آسیب بر مبنای روش های تصویربرداری، آزمون های مکانیکی و بافت شناسی طی شود.  این مسیر، شامل بررسی خواص مکانیکی و ریزساختار بافت ساقه مغز تحت بارگذاری کششی و فشاری و بررسی ناهمسان گردی بافت ساقه مغز برای انتخاب مدل صحیح بیانگر رفتار مکانیکی و در نهایت، ارائه یک تابع آسیب و توصیفی ریزساختاری برای این بافت بود. آسیب پذیری زیاد بافت مغز و متفاوت بودن رفتار مکانیکی آن نسبت به سایر بافت های نرم بدن، از جمله چالش های اصلی در انجام آزمون های مختلف بر روی این بافت بودند.
نتایج این تحقیق از نظر توسعه دانش پایه، در جهت شناخت مکانیزم های آسیب مغزی و از نظر کاربردی، برای بهبود مدل های کامپیوتری مورد استفاده برای پیش بینی رفتار مغز در شرایط آسیب، می تواند مورد استفاده قرار گیرد.  به دلیل مسائل اخلاقی و عدم دسترسی به بافت مغز انسان، این تحقیق بر روی نمونه های حیوانی انجام شده است. اما در ادامه لازم است که آزمون های مکانیکی و بافت شناسی بر روی بافت مغز انسان نیز انجام شود تا از نتایج آن بتوان بصورت دقیق تری برای پیش بینی رفتار مغز انسان در شرایط آسیب استفاده کرد.
یکی از ویژگی های مهم این تحقیق، نمایش متفاوت بودن رفتار مکانیکی و ریزساختاری مغز نسبت به سایر بافت های نرم بدن است. همچنین، ویژگی دیگر این تحقیق، استفاده از آزمون های تجربی و مدل های ریاضی به منظور معرفی یک توصیف جدید برای بیان ارتباط بین خواص مکانیکی بافت مغز و رفتار سلول های مغزی در شرایط آسیب است. نوآوری ارائه شده به منظور انجام آزمون های مکانیکی و بررسی رفتار سلول ها در شرایط آسیب و ارائه یک توصیف ریزساختاری برای آسیب مغزی، منحصرا مربوط به این پروژه بوده و دارای نمونه داخلی یا خارجی نیست. معرفی یک رویکرد جدید تحقیقاتی در حوزه بیومکانیک آسیب مغزی، از جمله مزیت های این طرح محسوب می شود. مطالعات بیومکانیکی درباره مغز می توانند به توسعه روش-های تشخیصی، بهبود سیستم های آموزش جراحی و ربات های کمک کننده جراحی و طراحی تجهیزات محافظتی از سر کمک کنند. مدل های کامپیوتری، ابزار مهمی در جهت رسیدن به این اهداف هستند. توسعه چنین مدل هایی برای بافت مغز، نیازمند هندسه دقیق و خواص مکانیکی درستی هستند تا بتوانند رفتار بافت مغز را در شرایط مختلف به خوبی پیش بینی کنند.
با پیشرفت های اخیر صورت گرفته در زمینه تصویربرداری پزشکی، هندسه دقیق مغز در دسترس است؛ امّا همچنان خواص مکانیکی مغز به خوبی شناخته نشده است. نتایج این تحقیق در جهت ارائه خواص مکانیکی دقیق تر برای بهبود مدل های کامپیوتری، کاربرد دارد. کمک به شناخت مکانیزم های آسیب مغزی از نتایج این طرح به شمار می رود.