Qué ocurre realmente en el interior del cerebro durante una conmoción cerebral deportiva

Según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de EE.UU., una conmoción cerebral es cualquier tipo de golpe o sacudida en la cabeza que hace que ésta y el cerebro se muevan rápidamente de un lado a otro. Este movimiento brusco hace que el cerebro rebote en el cráneo, provocando cambios químicos en el cerebro y, a veces, estirando y dañando las células cerebrales. Una conmoción cerebral es una lesión cerebral traumática leve ( lesión cerebral traumática ). Una conmoción cerebral deportiva es cualquier conmoción cerebral que se produce durante la práctica deportiva.

Según algunas estimaciones, se producen 3,8 millones de conmociones cerebrales deportivas al año

Las conmociones cerebrales en el deporte se han convertido en un tema de salud pública muy comentado debido a la creciente preocupación por sus efectos a largo plazo. Es posible que haya leído en las noticias acerca de un grupo de partes interesadas que se reunieron bajo los auspicios de los CDC para examinar sistemáticamente la cuestión. El grupo hizo a una serie de recomendaciones para abordar la prevención y el tratamiento de las conmociones cerebrales en el deporte, incluida la creación de un Sistema Nacional de Vigilancia de las Conmociones Cerebrales..

Según los CDC, las conmociones cerebrales deportivas se producen en todos los deportes, pero la mayor incidencia se registra en el fútbol, el hockey, el rugby, el fútbol y el baloncesto. El mayor número de conmociones cerebrales relacionadas con el deporte en los hombres se produce en el fútbol, el ciclismo y el baloncesto, mientras que en las mujeres son el ciclismo y la equitación. Los niños y los adolescentes son más propensos a sufrir una conmoción cerebral y pueden tardar más en recuperarse que los adultos.

Pero, aunque comprendemos la conmoción cerebral a un nivel general, aún queda mucho por comprender sobre la mecánica de la conmoción cerebral , es decir, cómo se mueve y vibra exactamente el cerebro dentro del cráneo durante el impacto con para poder informar mejor los esfuerzos de prevención, diagnóstico y tratamiento.

Una nueva investigación arroja luz sobre lo que ocurre en el cerebro en un impacto conmocionante

IEn marzo de 2018, la revista Journal of APS Physics publicó Perspectivas mecánicas sobre la dinámica de impacto del cerebro humano a través del análisis modal, que sugiere que la biomecánica de las conmociones cerebrales deportivas puede ser más complicada de lo que pensábamos. Los investigadores responsables de este estudio consideraron que comprender las frecuencias a las que el cerebro se desliza hacia adelante y hacia atrás dentro de la cabeza cuando se somete a un impacto puede permitir a los profesionales médicos proporcionar una mejor respuesta a las conmociones cerebrales en el deporte. Para este estudio, analizaron la mecánica de 537 conmociones cerebrales reales sufridas por jugadores de fútbol americano de Stanford.

Para su comodidad, hemos resumido los antecedentes, la metodología y las conclusiones de esta última investigación sobre las conmociones cerebrales deportivas.

Objetivo de la investigación: determinar mejor lo que ocurre en las regiones más profundas del cerebro en una conmoción cerebral deportiva.

En el pasado, los científicos investigaban cómo cambia de forma el cerebro cuando se aplica la presión de un impacto, suponiendo un cráneo rígido. Hoy en día, con los avances más recientes en imagen, la investigación muestra que lesión axonal - tla desgarro o cizallamiento de las fibras nerviosas largas y conectadas del cerebro (axones) que se produce cuando el cerebro se lesiona al desplazarse y girar dentro del cráneo - se ha convertido en el tema de las principales hipótesis sobre la mecánica de la conmoción cerebral.

Los investigadores de este estudio consideraron que la lesión axonal era un buen punto de partida, pero que aún quedaba más por estudiar. Sentían la necesidad de adquirir "una mayor comprensión del movimiento enérgico del cerebro durante los movimientos rápidos de la cabeza con diversas amplitudes, duraciones y direcciones, así como la razón de la mayor susceptibilidad de las regiones profundas del cerebro a la tensión." [Fernández, Wu, et al.].

Metodología: se desarrolló un conjunto de datos único utilizando un innovador protector bucal que mide la velocidad a la que se mueve el cerebro.

Kaveh Laksari, el primer científico que aparece en este artículo, profesor de ingeniería biomédica en Stanford y ahora en la Universidad de Arizona, lleva investigando lesión cerebral traumática desde 2007.

En Stanford, Laksari y un equipo de científicos desarrollaron un protector bucal único para atletas, equipado con acelerómetros y giroscopios, que podía medir y registrar cinemática - la velocidad a la que se mueve el cerebro en el espacio.

Cuando la cabeza de un deportista experimenta un movimiento rápido, un microprocesador del protector bucal activa los sensores de recogida de datos. Este nuevo método mejoró la capacidad de los investigadores para recopilar información sobre el impacto cerebral porque medía el movimiento de los dientes, que están rígidamente unidos al cráneo, en lugar de un casco, que está diseñado para moverse independientemente del cráneo.

Para investigar la respuesta del cerebro en situaciones reales de impacto en la cabeza, Laksari, así como Mehmet Kurt, del Instituto de Tecnología Stevens de Nueva Jersey, así como otros investigadores simularon traumatismos craneoencefálicos con modelo de elementos finitos (MEF).

Un MEF es un modelo matemático matemático. en este caso, que representa la mecánica de las lesiones en la cabeza - que se utiliza para realizar un análisis de ingeniería específico. Los investigadores introdujeron en el conjunto de datos de colisiones de cabezas que Laksari había recopilado en Stanford - 537 traumatismos craneoencefálicos relacionados con el fútbol, incluidos los atletas que sufrieron pérdida de conciencia y otros síntomas post-conmoción - para aplicar su modelo matemático.

Conclusiones: la diferencia de frecuencia del movimiento cerebral en una conmoción cerebral provoca patrones de traumatismo profundo en el tejido cerebral.

Lo que encontraron, en términos técnicos fue, "cada golpe hacía que el cerebro se tambaleara de forma complicada durante unas décimas de segundo. Cuando se descomponen en modos dinámicos - patrones de movimiento de corta duración con frecuencias distintas - el cerebro sacudido oscilaba más vigorosamente a unos 30 ciclos por segundo, aproximadamente la misma frecuencia que la segunda tecla más baja de un piano". Además, "diferentes modos acentuaron el movimiento en diferentes partes del cerebro, lo que potencialmente causó que las regiones vecinas oscilaran a diferentes frecuencias", este diferencial es lo que causa el mayor daño (Laksari, et al., 2018).

Para resumir los hallazgos, cuando una parte del cerebro se mueve más rápida o más lentamente que otra durante el impacto, se produce un estiramiento o distensión entre las regiones del cerebro. Este fenómeno se produce con mayor frecuencia en las regiones internas del cerebro, especialmente en las zonas que rodean los ventrículos cerebrales, donde se produce el líquido cefalorraquídeo (LCR), lo que da lugar a patrones de traumatismo profundo en el tejido situado muy por debajo de la superficie del cerebro. En cambio, en el pasado, la capa superficial del cerebro era el área de mayor interés en la investigación de las conmociones cerebrales.

Importancia de los resultados

Los investigadores coinciden en que de este estudio pueden extraerse las tres conclusiones siguientes:

1. La hipótesis de que las conmociones cerebrales se originan no tanto por la colisión del cerebro con el cráneo, sino por el estiramiento y cizallamiento de los tejidos que los traumatismos craneoencefálicos provocan en las profundidades del cerebro, se ha validado aún más.
2. La nueva metodología y las herramientas utilizadas con éxito en este estudio pueden simplificar significativamente la modelización de las conmociones cerebrales en futuras investigaciones.
3. Podrían diseñarse mejores cascos para proteger partes de la cabeza con el fin de disminuir las vibraciones de baja frecuencia más dañinas.

Cuando se produce una conmoción cerebral deportiva, ¿qué tipo de tratamiento funciona mejor?

Cuanto antes se diagnostique una conmoción cerebral deportiva, antes se podrá comenzar el tratamiento, lo cual es importante porque los síntomas pueden ser duraderos, especialmente aquellos que afectan a las funciones cognitivas, como la memoria y la atención. Estos síntomas pueden ser tratados por diversos profesionales, desde terapeutas de lenguaje y habla neurólogos, pasando por especialistas en educación y terapeutas ocupacionales. Programas como Constant Therapy pueden ser útiles para trabajar estas funciones cognitivas, especialmente la atención y la memoria. De hecho,Constant Therapy ofrece 8tareas relacionadas con la concentración entre las que elegir, además de 14 tareas diseñadas para ayudar a mejorar la memoria.

Referencias:

• Laksari, K. y Kurt, M. (2018). Perspectivas mecánicas sobre la dinámica de impacto del cerebro humano a través del análisis modal, Physical Review Letters, 120, 138101.
• Fernández, Wu (2015). Mediciones de seis grados de libertad de lesión cerebral traumática leve humana, Annals of Biomedical Engineering, volumen 43, número 8, pp. 1918-1934.
• Meehan III, W.P., y Mannix, R. (2010). Conmociones cerebrales pediátricas en los servicios de urgencias de Estados Unidos entre los años 2002 y 2006, Journal Pediatrics, 157, 889.
• Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (2017). Conmociones cerebrales autoinformadas por practicar deporte o realizar actividad física entre estudiantes de secundaria — Estados Unidos, 2017, Informe semanal sobre morbilidad y mortalidad.
• Centros para el Control y Prevención de Enfermedades (2017). ¿Qué es una conmoción cerebral? Atención: conceptos básicos sobre lesiones cerebrales.