En stor bula mot huvudet kan bokstavligen skicka hjärnan som hoppar runt inuti skallen, och allt det där skabbet kan skada hjärnan på ett sätt som stör informationsflödet från den ena halvan av organet till den andra, enligt en ny studie.
Studien fokuserade på en tät bunt nervfibrer känd som corpus callosum, som normalt fungerar som en landin för hjärnans vänstra och högra halvklot för att prata med varandra. Men dessa korsande trådar kan drabbas av allvarliga skador om hjärnan plötsligt vrider sig eller stöter mot skallen, vilket resulterar i mild traumatisk hjärnskada - annars känd som hjärnskakning.
Ny forskning tyder på att hjärnskakande slag skakar corpus callosum mer våldsamt än någon annan struktur i hjärnan, men forskare vet inte exakt hur de resulterande skadorna kan påverka hjärnans funktion. Nu har ny forskning påpekat hur hjärnskakning-inducerad skada slår hjärnaktiviteten av dess normala gång.
"I den friska hjärnan finns det en relation mellan mikrostrukturen i corpus callosum ... och hur snabbt vi bearbetar information. Detta förhållande förändras efter hjärnskakning," medförfattare Dr. Melanie Wegener, bosatt läkare vid New York University Langone Health , berättade Live Science i ett e-postmeddelande. Resultaten, som presenterades idag (3 december) vid det årliga mötet i Radiologiska föreningen i Nordamerika i Chicago, kan hjälpa kliniker att mäta hur mycket skada en patient har uppstått efter hjärnskakning och vägleda deras behandling, tillade Wegener.
För att se hur hjärnfunktionen förändras efter hjärnskakning använde Wegener och hennes kollegor hjärnskanning för att kika igenom kranierna hos 36 patienter som hade drabbats av en mild traumatisk hjärnskada mindre än fyra veckor innan, samt 27 ytterligare deltagare utan traumatisk hjärnskada. Med hjälp av en teknik som kallas "diffusion MRI" undersökte forskarna hur vattenmolekyler rör sig i och runt nervfibrerna i deltagarnas huvuden.
Till skillnad från fritt flytande vattenmolekyler i ett glas, som vågar genom sin behållare slumpmässigt, tenderar vatten i hjärnan att resa snabbare längs buntar nervfibrer orienterade i en liknande riktning, enligt läroboken Guide to Research Techniques in Neuroscience (Academic Press, 2010). Diffusion MRI tillåter forskare att kartlägga dessa cerebrala vattendrag i orörd detalj, och utifrån dessa data, dra slutsatsen, storleken och densiteten för enskilda nervfibrer som väver och vindar genom hjärnan.
Efter att Wegener och hennes coauthors tog ögonblicksbilder av deras deltagares hjärnor, utmanade de både hjärnskakning och kontrollgrupper till ett knepigt test. Individerna fokuserade först sin uppmärksamhet på en skärm med ett "X" i centrum; sedan skulle ett ord med tre bokstäver dyka upp till antingen till vänster eller höger om X. Deltagarna skulle säga ordet högt så snabbt som möjligt innan de går vidare till nästa omgång.
Verkar enkelt, men det finns en fångst.
I de flesta människor fungerar hjärnans vänstra sida som ett viktigt nav för språkbearbetning, vilket innebär att skrivna ord måste kopplas till vänster halvklot innan vi kan läsa dem högt. Denna process utvecklas lätt när ord visas framför det högra ögat, vilket trattar information direkt till hjärnans vänstra sida. Men när ord visas framför vänster öga, reser ordet först till höger om hjärnan och måste korsa corpus callosum innan det kan läsas. Att korsa från ena sidan av hjärnan till den andra tar tid - följaktligen tar människor längre tid att läsa ord som visas på deras vänstra sida än de till höger.
I Wegeners studie utförde både friska och tidigare hjärnskakade patienter samma på testet; båda läste ord på höger sida utan problem, men upplevde en kort försening när de presenterade ord på vänster sida. Men deras MR-skanningar berättade en intressant historia. I kontrollgruppen korresponderade deltagarnas prestanda på testet med formen och strukturen på en tjock del av corpus callosum, känd som splenium. Beläget nära hjärnans baksida överbryggar milten den högra visuella cortex och vänster språkcentrum, och fungerar som en bekväm väg för ord att resa över hjärnan.
Hos patienter som hade upplevt hjärnskakning fanns emellertid ingen synlig koppling mellan mjälten och testprestanda. Istället verkade prestanda knutna till en struktur i motsatt ände av corpus callosum, kallad genu. Hjärnskakning förändrade troligen den ursprungliga strukturen i corpus callosum, vilket tvingade ord att hitta alternativa vägar över hjärnan, konstaterade författarna.
"Det är inte helt klart hur hjärnan svarar efter skada," men i allmänhet antyder resultaten att friska hjärnstrukturer kan hjälpa till att täcka skadade efter hjärnskakning, sade Wegener.
Det kan dock finnas en annan förklaring enligt en expert. Harvey Levin, neuropsykolog och professor i fysikalisk medicin och rehabilitering vid Baylor College of Medicine i Houston, som inte deltog i studien, sa att det är osannolikt att en del av corpus callosum skulle ta över jobbet för en annan. "Det finns inget sätt att framsidan av corpus callosum kan utföra vad baksidan kan göra," sade han. Snarare kan det vara så att milten endast delvis skadades och behöll viss funktion. Om så är fallet kan milten fortsätta att överföra information från ena sidan av hjärnan till den andra, sade han.
När det gäller testprestanda höll patienter med tidigare hjärnskakning upp kontrollgruppen i denna studie, men Wegener sa att de strukturella förändringarna i corpus callosum kan påverka kognitiv funktion på andra sätt. "Vi är nyfiken på hur dessa resultat relaterar till specifika symtom, som kognitiv bromsning, svårigheter med uppmärksamhet och koncentration," sade hon.
Från och med nu sa Levin inga slutsatser från den nya studien om hur den konstaterade strukturella skadorna relaterar till den verkliga hjärnfunktionen. "Extrapolering från till hur en person fungerar i vardagen är ett mycket långt språng," sade han. För det första varierar definitionen av "mild traumatisk hjärnskada" beroende på den givna studien, så det är oklart om de nya resultaten skulle gälla för ett annat prov av patienter med hjärnskakning, sade han. Vidare provade NYU-studien en liten grupp människor. Sammantaget bör vi vara "ganska försiktiga" när vi tolkar resultaten, sa Levin.
Om framtida studier bekräftar resultaten, kan kliniker spåra strukturella förändringar i corpus callosum och andra nervfibrer för att diagnostisera patienter med hjärnskakning och spåra deras återhämtning genom tiden, sade Wegener. I den omedelbara framtiden syftar hon och hennes medförfattare att kombinera hjärnavbildning med maskininlärning - en typ av programvara för artificiell intelligens - för att mer exakt upptäcka hjärnskador hos patienter med hjärnskakning och vägleda deras behandlingsförlopp.
Redaktörens anmärkning: Den här artikeln uppdaterades den 3 december för att inkludera citat från Harvey Levin.
