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Neues Halsband soll verhindern, dass das Gehirn von Athleten während des Aufpralls schwappt
Könnte ein um den Hals getragenes Gerät das Gehirn von Sportlern und Soldaten vor traumatischen Verletzungen schützen? Das ist das Versprechen der Technologie, die Forscher nach mehreren Jahren Tierversuchen am Menschen zu testen beginnen.
Die Idee hinter einem solchen Halsband, das ursprünglich von Studien an Tieren inspiriert wurde, die wiederholte Schläge auf den Kopf tolerieren, ist es, die Blutmenge im Gehirn leicht zu erhöhen und es dadurch so zu dämpfen, wie es kein Helm kann, sagt er Julian Tänze , ein Miterfinder der Technologie, Vorsitzender der Neurochirurgie am NorthShore University HealthSystem und Co-Direktor des NorthShore Neurological Institute in Evanston, Illinois.
Studien über das Gehirn verstorbener Sportler, die wiederholte Kopfverletzungen mit neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht haben, haben Bedenken hinsichtlich der Risiken geweckt, denen Sportler ausgesetzt sind, die Kontaktsport betreiben (siehe Ein Blick in das Gehirn eines toten Fußballspielers) und Soldaten auf dem Schlachtfeld, wo Schädel-Hirn-Trauma ist ebenfalls relativ häufig.
Bailes, der frühere Arzt der Pittsburgh Steelers, der an erster Stelle maßgeblich beteiligt war die Öffentlichkeit alarmieren an der neurodegenerativen Erkrankung chronisch traumatische Enzephalopathie (CTE) – und die von Alec Baldwin in dem Hollywood-Drama dargestellt wird Gehirnerschütterung – sagt, dass Helme nicht ausreichend Schutz vor Verletzungen bieten, die auftreten, wenn das Gehirn, das in der Zerebrospinalflüssigkeit schwimmt und nicht mit dem Schädel verbunden ist, herumschwappt. Das veranlasste ihn und seine Kollegen zu der Frage: Gibt es eine Möglichkeit, die Bewegung und Schwappfähigkeit des Gehirns einzuschränken?
Die Erfinder dieses Geräts, das jetzt an Sportlern getestet wird, sagen, dass es das Risiko von Hirnverletzungen verringern könnte.
Die Forscher stellten fest, dass Spechte und Dickhornschafe – die beide wiederholte, starke Schläge auf den Kopf vertragen – dies möglicherweise tun, indem sie den Druck und das Volumen im Inneren des Schädels so anpassen, dass ihr Gehirn nicht schwappt. Sie untersuchten auch Daten zu gemeldeten Gehirnerschütterungen in Hochschulsport sowie im NFL-Spiele und fanden heraus, dass die Gehirnerschütterungsraten bei Spielen in größerer Höhe um etwa 30 Prozent niedriger waren. Dies könnte daran liegen, dass das menschliche Gehirn dazu neigt, in großer Höhe an Volumen zuzunehmen, wodurch es weniger Bewegungsraum im Schädel hat, sagt er Gregor Myer , Direktor des Human Performance Laboratory am Cincinnati Children's Hospital.
Eine engere Passform zwischen Gehirn und Schädel zu erreichen, ist die Idee hinter dem neuen Halsband, einem U-förmigen Gerät, das sich eng an den Rücken und die Seiten des Halses einer Person anpasst. Es übt eine sanfte Kompression (ungefähr so stark wie eine Krawatte, sagt Bailes) auf die Halsvenen aus, wodurch die Blutmenge, die nach jedem Schlag zum Herzen zurückfließt, leicht reduziert wird. Tests in Rattenmodellen schlagen vor, dass eine solche Jugularkompression zu weniger Anzeichen einer Hirnverletzung führt, und die Forscher vermuten, dass dies auf weniger Schwappen zurückzuführen ist. Myer plant nun weitere Tierversuche mit Schweinen.
Myer leitet auch Studien am Menschen, bei denen Elektroenzephalographie und fortschrittliche Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet werden, um Informationen über die Gehirne von Athleten – bisher Hockey- und Fußballspielern – in der Vorsaison, Zwischensaison und Nachsaison zu erfassen. Am Helm montierte Beschleunigungsmesser verfolgen die Menge und Stärke von Kopfstößen während des Wettkampfs. In einem bestimmten Experiment trägt eine Gruppe von Spielern den Kragen und eine Kontrollgruppe nicht. (Der Besitzer und Entwickler der Technologie, ein Unternehmen namens Q30 Innovationen , finanziert diese Forschung, aber Myers Arbeit ist von der Produktentwicklung getrennt und er hat keine weitere finanzielle Beziehung zum Unternehmen.)
Ein in der Entwicklung befindlicher Schutzkragen übt sanften Druck auf die Jugularvenen aus, um das Blutvolumen im Gehirn zu erhöhen. Das könnte helfen, es vor traumatischen Verletzungen zu schützen.
Der Nachweis der Wirksamkeit dieser Technologie wird eine Herausforderung darstellen, da die Wissenschaftler immer noch sehr wenig über den Zusammenhang zwischen den durch fortschrittliche MRT erkannten Verletzungszeichen und den Symptomen einer Person wissen (siehe Hirnnarben bei Gehirnerschütterungen ). Darüber hinaus ist das Ausmaß, in dem das Verletzungs- oder Krankheitsrisiko von Person zu Person variiert – zusammen mit den Gründen dafür – nicht gut verstanden, obwohl prospektive Datensätze wie die, die Myer sammelt, diese Fragen allmählich beleuchten könnten.
Das gesamte Spektrum der biomechanischen Konsequenzen dieses Ansatzes ist ebenfalls nicht klar. Wenn beispielsweise mehr Blut im Gehirn verbleibt, würde sich die Grenzfläche zwischen dem Gewebe und dem Inneren des Schädels verändern, und es sei nicht bekannt, welche Auswirkungen das hätte, sagt er David Meney , Professor für Bioingenieurwesen an der University of Pennsylvania. Diese Schnittstelle sei derzeit ein wichtiges Forschungsthema, sagt er.
In Bezug auf Risiken im Zusammenhang mit der Modulation des Blutflusses zwischen Herz und Gehirn sagt Myer, dass Sicherheit an dieser Stelle weitaus wichtiger ist als Wirksamkeit, und dass die Gruppe mit Hunderten von Ärzten Gespräche über die Technologie geführt oder Meinungen von Hunderten von Ärzten eingeholt hat . Myer sagt, dass die Wirkung des Geräts dem ähnelt, was passiert, wenn wir uns hinlegen. Wenn wir horizontal liegen, fließt Blut in eine Ausgleichsreserve, sagt er, und das Halsband soll nur so viel hinzufügen, um diese Reserve zu füllen. Bisher habe es keine unerwünschten Ereignisse gegeben, sagt er, aber deshalb müssen wir die Forschung betreiben.