在旋转过程中,小鼠大脑的动态应变场在旋转过程中
Connor Bradfield1,2, Liming Voo3,4, David Drewry3
1Applied Physics Laboratory, Johns Hopkins University, 11100 Johns Hopkins Road, Laurel, MD, 20723, USA. Connor.Bradfield@jhuapl.edu.
Biomechanics and modeling in mechanobiology
|October 27, 2023
概括
研究人员研究了小鼠在快速旋转期间的大脑变形,以了解扩散轴突损伤. 高旋转速度产生了显著的应变,接近损伤值,有助于生物力学模型验证.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 神经科学是一个神经科学.
- 伤害机制 伤害机制
背景情况:
- 鼠标模型对于研究人类脑损伤机制至关重要.
- 从小鼠转化扩散轴突损伤 (DAI) 发现到人类是具有挑战性的,因为对生物力学相关性的理解有限.
- 在快速旋转头部时,小鼠大脑的特定变形并未得到充分理解.
研究的目的:
- 在动态旋转过程中量化小鼠大脑的二维应变场.
- 建立对大鼠大脑在旋转力下如何变形的生物力学理解.
- 为验证扩散轴突损伤的计算模型提供数据.
主要方法:
- 利用高速摄像机捕捉大脑表面运动.
- 采用数字图像相关性 (DIC) 来测量暴露的中头脑表面的应变场.
- 在没有直接撞击头骨的情况下,将老鼠头部 subjected to pure rotations (100-200 rad/s).
主要成果:
- 动态旋转在小鼠大脑中产生了复杂的,随时间演变的应变场.
- 应变模式与旋转加速和减速相关.
- 在高旋转速度下,最大拉伸应变达到约21%的延伸,接近已知的轴突损伤值.
结论:
- 纯粹的旋转头部运动可以诱导小鼠大脑的显著应变.
- 这些发现为验证DAI的生物力学计算模型提供了一个基准.
- 需要进一步的研究来将模拟组织变形与神经病理学相关联.
