U posljednjih nekoliko godina znanstvenici sve više otkrivaju da mehanička svojstva mozga nisu jednolična i da se mijenjaju ovisno o brzini pokreta koji na njega djeluje. Nedavno istraživanje provedenom u Institutu za translacijsko slikanje (TIL) pokazalo je da se ljudski mozak pod prirodnim, niskim frekvencijama pulsacije ponaša poput superviske tekućine – materijala koji je iznimno viskozan pri sporim gibanjima, a iznenada postaje krut pri bržim vibracijama. Ovaj članak objašnjava što taj fenomen znači, kako je otkriven i koje bi mogao imati praktične posljedice za dijagnostiku i liječenje neuroloških bolesti.
Sadržaj...
Što je superviska tekućina i kako se to odnosi na mozak?
Superviska tekućina je pojam koji opisuje materijal čiji otpor na deformaciju raste eksponencijalno s povećanjem brzine gibanja. U svakodnevnom životu takav materijal djeluje kao vrlo gustu, gotovo čvrstu masu pri sporim pokretima, ali pri bržim promjenama postaje izuzetno otporan i krut. Kada se taj princip primijeni na ljudski mozak, dobiva se slika organa koji pod utjecajem vrlo sporih pulsacija – onih uzrokovanih otkucajima srca i disanju – pokazuje visoku viskoznost i tekući karakter. Međutim, čim se frekvencija tih pulsacija poveća, na primjer tijekom bržih vibracija ili specifičnih neuro‑stimulacija, krutost mozga naglo raste, što ukazuje na iznimno promjenjiva mehanička svojstva.
Ovakav dvostruki odgovor – viskozan pri niskim, a krut pri visokim frekvencijama – nije uobičajen za većinu bioloških tkiva. Istraživači su ga opisali kao „supervisko“ ponašanje jer se krutost može promijeniti za više od stotinu puta, što znatno premašuje tipične varijacije u ljudskom tijelu.
Kako su znanstvenici otkrili ovaj fenomen?
Za otkrivanje neobičnog mehaničkog ponašanja korištene su napredne tehnike magnetne rezonancije s elastičnom tomografijom (MRE). Istraživači su pratili reakciju mozga na pulsacije u rasponu od 0,1 do 10 Hz – frekvencije koje obuhvaćaju normalne otkucaje srca, ritam disanja i brze vibracije uzrokovane vanjskim podražajima. Svaka frekvencija bila je praćena mjerenjem krutosti pomoću parametra nazvanog modul rezanja (shear modulus), koji kvantificira otpor tkiva na deformaciju.
Rezultati su pokazali da pri najnižim frekvencijama mozak djeluje kao tekućina s vrlo niskim modulom rezanja, dok se pri frekvencijama iznad jednog hertza modul povećava za više od stotinu puta. Ova drastična promjena ukazuje na to da mozak može prilagoditi svoje mehaničke karakteristike ovisno o dinamici okoline.
Što ova otkrića znače za medicinu?
Razumijevanje kako se krutost mozga mijenja s frekvencijom otvara nove mogućnosti u području neurodiagnostike i terapije. Neka od najvažnijih potencijalnih primjena su:
- Preciznija dijagnostika: Mjerenje mehaničkih svojstava pri različitim frekvencijama moglo bi otkriti suptilne prom
