为什么头盔不能预防脑震荡？什么才可以呢？

什么是脑震荡？脑震荡或许与你想象中的截然不同。David Camarillo，生物工程学家、前橄榄球运动员，带来了这个尖端研究领域的演讲，他会向我们展示脑震荡中到底发生了什么，同时解释为什么标准运动头盔无法预防脑震荡，未来脑震荡预防又会向哪个方向发展。

“脑震荡”一词从未引起过如此之大的恐慌

我自己也患过脑震荡

我曾打过十年橄榄球

数千次被球打中脑袋

但我可以告诉你

自行车事故中我遭受的脑震荡要更为严重

现如今当我站在你面前时

我还在从最近的那次脑震荡中恢复

对脑震荡的恐惧

有些是有道理的

有证据表明
反复多次脑震荡

会导致早期痴呆 比如阿耳茨海默氏病

也会导致慢性的创伤性脑病

这是威尔•史密斯主演的电影《震荡效应》的主题

几乎每个人在橄榄球比赛中 或是在部队里
都会遭受脑震荡

但你可能不知道

对孩子们而言 骑自行车才是脑震荡的主要成因

即运动相关脑震荡

我还想告诉在座各位一件事

你们或许也不知道

诸如自行车和橄榄球等运动

所规定佩戴的头盔

并不是为了防止或减轻脑震荡而设计的

事实上

此类头盔的目的在于保护头骨 预防头骨骨折

家长们总是问我这样一个问题

他们问我

“你会让你自己的小孩儿打橄榄球吗？”

或者“我应该让我小孩儿踢足球吗？”

我认为从一个学科领域的角度来讲

我们远没有信心在此回答这样一个问题

所以我从另外一个角度思考了这个问题

我想知道 我们如何预防脑震荡？

这能做到吗？

绝大多数专家认为不能

但我的实验室目前所从事的研究

将揭示脑震荡的更多细节

从而我们会对脑震荡有更深刻的认知

戴头盔能预防颅骨骨折的原因非常简单

我们知道这一原理

而脑震荡至今仍是未解之谜

为了让在座各位对脑震荡有更直观的了解

我要放一段影片

你可以在谷歌搜索如下字样

What is a concussion?
什么是脑震荡?

然后打开CDC（美国疾病控制与预防中心）网页

网页上的这段视频就会讲述脑震荡的成因

你可以看到：头部向前移动

脑组织移动延后

接着脑组织跟了上来也向前移

撞向颅骨

被颅骨弹回

然后向另一边颅骨撞去

CDC影片中高亮的那部分

顺带说一下 这一影片由
NFL（美国国家橄榄球联盟）资助

是脑组织的外部边缘

这部分脑组织之前曾撞向颅骨

看起来它受到了损伤
所以高亮部分是在脑组织的外部边缘

我放这段影片

是为了告诉各位
这段影片的部分内容

或许确实正确地表述了科学家对脑震荡的理解

但这段影片更多地方是错误的

其中一点我个人是同意的
我相信绝大多数专家也同意

那就是脑部确实有这样的动态

它的运动迟于颅骨

接着逐渐追赶上 并向前向后振动

这一点上我们认为它是正确的

然而 视频中所示的脑部的运动大小

可能并不准确

颅顶的空间极小

只有几微米

同时这些空间填满了脑脊液

这些脑脊液对脑部来说是一个保护层

所以说 整体来看 脑部在颅骨内的移动极为微小

视频中还有另外一个问题

视频中所示的脑部

在它移动时像是一个坚硬体

这也是错的

人类的大脑是人体上最柔软的物质之一

你可以把它想象成果冻

所以当头部前后晃动时

脑部在旋转、扭曲

部分组织会被拉抻

我认为绝大多数专家都会同意这样一个观点

脑震荡可能不是发生在

脑部的外部边缘

而是发生在脑部的深处

接近脑部中央的位置

当下 我们通过这样一个设备研究这一问题

从而试图理解脑震荡产生机制

并确定我们是否可以防治脑震荡

我们所采用的是这样一个设备

它是个牙套

它里面包含了

和手机内置传感器类似的

加速计和陀螺仪

当一个人被击中头部时

它可以以每秒钟一千次的速度

记录下头部的移动方式

这个牙套的原理在于

它固定在牙齿上

而牙齿是人体内最坚硬的物质之一

所以相当于它直接连接在颅骨上

从而可以最为精确地测算出

颅骨的运动模式

研究者们也曾试验过其他方法 比如头盔

我们也曾实验过 将传感器贴在皮肤上

但是它们移动得太多了

所以我们发现这是可以得到精确测算的

唯一可信方式

现如今我们有了这一设备
就可以不仅限于研究尸体了

因为在尸体身上对脑震荡的研究

已经近乎到达极限

我们想要进行活体实验

在哪里才可以找到一组

愿意经常出去 把头乱撞

从而患上脑震荡的志愿者呢？

嗯 我就是其中一员

他们是你们友好的斯坦福橄榄球队

所以这就是我们的实验室

我将向各位展示

我们通过这一设备测量到的第一例脑震荡

我需要指出一点：该设备中含有陀螺仪

它可以测出头部的旋转

而绝大多数专家认为

头部的旋转或许是解释脑震荡成因的关键因素

请看这段视频

解说员：Cougars带了大批人马但是已经晚了
Luck现在有机会了

Winslow被撞了

希望他还好

（观众吼叫）

屏幕上方

你可以看到他选择了这一短程球门柱路线

被分开 安全了

现在您看到的是常速回放
你会听到

由--的这一击

抱歉 放了三次可能有点儿多

但你应该会看明白

当你看这段影片时

你可能只会看出 他被击打得很严重 他受伤了

但当我们从他戴的牙套中

提取到数据后

我们可以看到更多细节、更多信息

我们可以注意到

他的左下侧面罩被击中

所以有点违反直觉的是

他的头并没有向右移

相反 它首先向左旋转

接着颈部开始弯曲

最后这一下击打的力度才让头部向右移动

这样的左右移动是鞭打现象的一种

我们认为也许是这样的移动
造成了脑损伤

当下 这个设备仅能测量出颅骨的运动

但我们真正想知道的是
脑部内部的情形

所以我们与瑞典的Svein Kleiven团队合作

他们研发出了一种脑部有限元素模型

这是一个模拟图

模拟所用数据是刚才影片中那次受伤后
我们从牙套中得到的数据

你会看到

如我之前所述

脑部正前方左右脑交界处发生旋转、扭曲

所以这和CDC视频中所描述的并不一致

这里不同颜色所代表的是

脑组织被拉伸的程度

红色代表百分之五十

这意味着红色区域的这部分脑组织

被拉长了原来长度的50%

值得注意的是红色点状区域的分布

它们非常接近脑部中心

相对而言

和CDC影片中所示不同

脑组织外部红色区域较少

接下来 我会更详细地阐释

我们对脑震荡成因的观点

值得一提的是

我们和其他同行都观察到

如果头部被击打 并像这样旋转
更容易造成脑震荡

橄榄球等运动中这种情况（前后晃动）更为常见
但这种（左右晃动）似乎更为危险

所以这种情况中脑部发生了什么呢？

值得注意的是 人类大脑与其他动物的并不相同

主要差异在于

我们有两块儿相当大的大脑额叶

它们是我们的右脑和左脑

这幅图中值得注意的是

左右脑中间的正下方

有一个深入脑组织的裂缝

虽然这幅图中看不到

但你得相信我

裂缝中有一层纤维化组织

它被称为脑镰

脑镰连通头部的最前方和最后方

它很硬

当你头部被击中

并左右旋转时

脑镰可以让受力迅速传至脑部中央

所以 裂缝的底部有什么？

那里有脑部的“线路”

事实上 裂缝底部红色的那一捆“线路”

是最大的单个纤维束

也就是它连接着你们的左右脑

它被称为脑胼胝体

我们认为

这也许是脑震荡最为常见的成因

击打力向下移动 撞机脑胼胝体

导致左右脑之间的连接断裂

这样就可以脑震荡的一些症状

此外 这项发现与我之前提过的

脑震荡引起的诸如慢性创伤性脑病等
脑部疾病的症状相符

这是一个中年前橄榄球职业运动员的脑部图片

我想指出的是 如果你仔细观察脑胼胝体

我们看一下上一页的这张图片
这是一个正常脑胼胝体的大小

这是那位患有慢性创伤性脑病的脑胼胝体

它大幅萎缩了

脑室的大小也有变化

然而它们却变大很多

这意味着脑部中央附近的组织细胞

已经逐渐凋亡

这也印证了我们的研究发现

但是 这里我也要带来一些好消息

希望能给在座各位一些希望

我们注意到一些损伤机制的细节

虽然力在裂缝中的向下传导非常迅速

它还是需要一定的时间的

所以我们设想 如果能够减缓头部的向下移动

那么脑部运动就不会落后于颅骨

而是与颅骨同步

这样我们或许就能预防脑震荡

那我们该如何减缓头部的向下移动？

（笑声）

可以佩戴巨型头盔

空间变大 缓冲时间就会变长

当然这是个玩笑 虽然你们有人可能见过这个

这是泡泡足球 而且它真是一项运动

事实上 前几天

我就在我家附近的街上看到一些年轻人在玩儿它

据我所知 没有这种运动中发生脑震荡的报道

（笑声）

但严肃地说 这一原则确实有效

但它有点过头儿了

毕竟对于自行车和橄榄球运动来讲 这不大现实

目前 我们正和瑞典Hövding公司合作 研发一个产品

可能有人见过它

它实际上运用了同一项原则 利用空气提供更多空间

从而预防脑震荡

小孩子请勿在家尝试

这个特技演员没有戴头盔

而是戴了一个颈环

这个颈环内置传感器

这些传感器和我们的牙套中的传感器同属一个类型

当骑行者要摔倒时 它可以感测到

并且弹出安全气囊

这一引发机制和汽车中的基本一致

我的实验室对这一设备进行了一系列实验

我们发现与普通自行车头盔相比

这一设备在一些情境下可以大幅降低脑震荡风险

这是个很令人激动的新发展

但为了真正利用这一可以预防脑震荡的技术

它必须得符合监管的要求

这是个现实问题

这一设备目前在欧洲出售

但目前却没有 很可能近期都不会 在美国出售

我会告诉各位这是为什么

有些原因很合理 而有些却不是

自行车头盔由联邦政府监管

美国消费品安全委员会有权

批准自行车头盔产品上市

他们用这样的测试方法

这又回到了我们开始时候谈到的颅骨骨折问题

而这正是这一测试的目的

这一测试很重要

它能挽救生命 但我得说 它不够全面

比如说 这一测试没有评估

安全气囊能否在正确地时间地点弹出

也没有评估它在不需要弹出的情况是否会弹出

同样 这一测试也不能判断

这一头盔是否能够预防脑震荡

其实橄榄球头盔虽然未被联邦政府监管

但他们的测试基本相同

虽然它们并未被政府监管

但如同绝大多数行业一样
有一个行业机构负责此事

但我得说 这一机构极力反对更新它们的标准

所以我们实验室不仅研究脑震荡机制

还想研究如何才能采用更好的测试标准

我们希望政府可以利用这类信息鼓励创新

让消费者了解某一特定头盔的保护能力

最后我想要回到最初我常被问到的那个问题

我会让我的小孩打橄榄球吗？

会让它骑自行车吗？

因为我自己的痛苦经历

当我女儿Rose骑自行车时 我会非常紧张

她现在才一岁半

就已经很想冲下旧金山的街道

这张图片拍摄于某条街道的末尾

所以我个人的目标是进一步研发这些技术

而且我认为这一肯能行很大

事实上 我的实验室尤其致力于研究

头盔内部空间的最佳使用方式

我敢肯定我们能在我女儿可以骑两轮自行车前

做到这一点

研发出能够真正减少脑震荡风险
且符合监管机构要求的头盔

我希望再过几年

我可以告诉孩子家长和祖父母

孩子们可以安全、健康地骑自行车、打橄榄球

非常有幸我能在斯坦福有这样一个

致力于研究脑震荡的团队

我希望过几年我可以再来讲最后的故事

但现在我可以各位

当你听到脑震荡一词时不要害怕

这还有希望

谢谢各位

（掌声）