Nossos cérebros podem lascar 10 vezes mais facilmente do que a espuma de poliestireno

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O cérebro humano é um dos nossos órgãos "completamente" não resolvidos, com sua fisiologia e biologia. Ele ainda incorpora muitos mistérios. Macio como um bolo, mas muito forte ao mesmo tempo. À luz de um novo estudo da Universidade de Cardiff, o cérebro quebra dez vezes mais facilmente do que a espuma de poliestireno.

Publicado na 197ª edição do Journal of Royal Society Interface, Nicholas Bennion e sua equipe desenvolveram um método para entender melhor as características físicas do cérebro de pessoas vivas no estudo.

Conforme relatado inicialmente pela New Scientist, eles determinaram várias propriedades materiais do cérebro e tecidos que o conectam ao crânio, combinando um algoritmo de aprendizado de máquina com exames de ressonância magnética de pacientes deitados de bruços e depois voltados para cima para mover a colocação do cérebro no crânio. Eles mediram a capacidade do cérebro de entrar em colapso sob pressão, como ele responde ao ser empurrado em uma direção lateral e como os tecidos conjuntivos são instáveis.

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"Se você pegar um cérebro, que não foi preservado de forma alguma, sua rigidez é incrivelmente baixa e ele se quebra com muita facilidade. E provavelmente é muito mais macio do que a maioria das pessoas imagina", diz Bennion.

Além de ser mais macio que a espuma de poliestireno, Bennion e sua equipe também descobriram que o cérebro é 1.000 vezes menos resistente à pressão lateral do que a borracha, tornando-o tão flexível quanto uma placa de gelatina.

O estudo de ressonância magnética foi realizado em conjunto com o Cardiff University Brain Imaging Research Center em 11 indivíduos (sete homens, quatro mulheres) com idades entre 22 e 30 anos, conforme o estudo. Para garantir que o cérebro relaxasse totalmente após 20 minutos de pré-condicionamento com a face voltada para baixo, apenas uma fotografia de bruços foi capturada. Então, após serem invertidos para a posição supina típica, os indivíduos foram escaneados novamente.

As imagens prona e supina foram primeiro alinhadas usando apenas o registro afim do crânio para medir o deslocamento através do cérebro. Um campo de deslocamento vetorial foi então criado em todo o volume no espaço do sujeito individual por registro deformável das imagens propensas a supinas.

Com a ajuda de exames de ressonância magnética pré-operatórios, a equipe deseja utilizar seu modelo para prever as mudanças cerebrais que ocorrerão durante a cirurgia para cada paciente. Isso pode tornar as operações menos invasivas, eliminando a necessidade de implantar repetidamente ferramentas no cérebro até encontrar o local certo.

Resumo do estudo:

A modelagem computacional do cérebro requer uma representação precisa dos tecidos envolvidos. Os testes mecânicos têm inúmeros desafios, em particular para taxas de baixa tensão, como neurocirurgia, onde a redistribuição de fluido é biomecanicamente importante. Um modelo de elementos finitos (FE) foi gerado no FEBio, incorporando uma representação da interação elemento mola/fluido-estrutura do complexo pia-aracnóideo (PAC). O modelo foi carregado para representar a gravidade nas posições prona e supina. A identificação dos parâmetros do material e a análise de sensibilidade foram realizadas usando software estatístico, comparando os resultados da EF com medições humanas in vivo. Os resultados para os parâmetros cerebrais de Ogden µ, α e k forneceram valores de 670 Pa, −19 e 148 kPa, corroborando os valores relatados na literatura. Valores da ordem de 1,2 MPa e 7,7 kPa foram obtidos para rigidez da pia-máter e rigidez de tração fora do plano do CAP, respectivamente. Verificou-se que o deslocamento cerebral posicional não é rígido e é amplamente impulsionado pela redistribuição do fluido dentro do tecido. Até onde sabemos, este é o primeiro estudo usando dados humanos in vivo e carga gravitacional para estimar as propriedades materiais dos tecidos intracranianos. Esse modelo agora pode ser aplicado para reduzir o impacto do deslocamento cerebral posicional na neurocirurgia estereotáxica.