脑震荡会损坏大脑两个半球之间的“桥梁”

来自轻度大脑创伤患者的MRI图像，突出了胼胝体的神经纤维，这个区域帮助大脑的两个半球相互“交谈”。这些纤维可能在脑震荡后受损。

一项新的研究表明，头部的一个大碰撞确实会使大脑在颅骨内跳动，而所有的碰撞都可能损伤大脑，从而破坏信息从一个器官到另一个器官的流动。

这项研究的重点是一束被称为胼胝体的神经纤维，它通常是大脑左右半球相互交流的区域。但是，如果大脑突然扭曲或撞击头骨，导致轻微的创伤性脑损伤(也称为脑震荡)，这些交错的电线就会受到严重的损伤。

 

最近的研究表明，与大脑中的其他结构相比，脑震荡对胼胝体的冲击更为剧烈，但科学家们并不清楚由此造成的损伤会如何影响大脑功能。现在，新的研究已经确定了脑震荡引起的损伤是如何使大脑活动偏离正常轨道的。

 

“在健康的大脑中，胼胝体的微观结构……以及我们处理信息的速度。这一关系在脑震荡后被改变了。韦格纳补充说，今天(12月3日)在芝加哥举行的北美放射学会年会上公布的这一发现可以帮助临床医生评估患者脑震荡后的损伤程度，并指导他们的治疗。

 

 

为了了解脑震荡后大脑功能的变化，韦格纳和她的同事们使用脑部扫描扫描了36名在不到四周之前遭受轻微创伤性脑损伤的患者，以及另外27名没有遭受创伤性脑损伤的参与者的头骨。使用一种叫做“扩散MRI”的技术，研究人员调查了水分子是如何在参与者头部的神经纤维内和周围移动的。

 

根据教科书《神经科学研究技术指南》(学术出版社，2010年)，大脑中的水分子不像玻璃中自由漂浮的水分子那样随意地穿过容器，而是倾向于沿着神经纤维束以类似方向快速移动。扩散核磁共振成像可以让科学家们以最原始的细节来描绘这些大脑水道，并从这些数据中推断出各个神经纤维的位置、大小和密度，这些神经纤维在大脑中编织和缠绕。

在韦格纳和她的合著者拍下参与者大脑的快照后，他们对脑震荡组和对照组进行了一项复杂的测试。受试者首先将注意力集中在一个中间有“X”的屏幕上;然后，一个由三个字母组成的单词会出现在x的左边或右边。参与者会在进入下一轮之前尽可能快地大声说出这个单词。

看起来很简单，但有个问题。

对大多数人来说，左脑是语言处理的主要中枢，这意味着在我们大声朗读之前，书面文字必须连接到左脑。当单词出现在右眼前方时，这个过程很容易展开，而右眼将信息直接输送到大脑的左侧。但是，当单词出现在左眼前面时，它首先传到大脑的右半部分，必须经过胼胝体才能被阅读。从大脑的一边转到另一边需要时间因此，人们要花更长的时间来阅读出现在左边的单词，而不是右边的单词。

  纽约大学的研究人员开发了一项实验任务，评估大脑两个半球之间的沟通情况。这个例子显示了在任务过程中出现的一个单词(左)，以及视觉信息如何从眼睛传输到视觉处理中心，最后传输到语言处理中心的图表。 (图片来源:M. Wegener等，北美放射学会)在韦格纳的研究中，健康的和先前脑震荡的患者在测试中表现相同;两个人都能毫无困难地大声读出右边的单词，但在读出左边的单词时却有短暂的延迟。但是他们的核磁共振扫描却告诉了我们一个有趣的故事。在对照组，参与者在测试中的表现与被称为脾的胼胝体的厚部分的形状和结构有关。脾位于大脑后部附近，连接着右侧视觉皮层和左侧语言中枢，是单词在大脑中传递的便捷通道。

然而，在经历过脑震荡的病人中，脾脏和测试表现之间没有明显的联系。相反，表现似乎与胼胝体另一端的结构——膝——有关。作者总结道，脑震荡可能改变了脑胼胝体的原始结构，迫使单词在大脑中寻找替代路径。

 

“目前还不完全清楚受伤后大脑的反应，”但总的来说，研究结果表明，健康的大脑结构可能有助于掩盖脑震荡后受损的大脑结构，韦格纳说。

 

然而，据一位专家说，可能还有另一种解释。休斯顿贝勒医学院(Baylor College of medicine)神经心理学家、物理医学和康复学教授哈维·莱文(Harvey Levin)没有参与这项研究，他说胼胝体的一部分不太可能取代另一部分。“胼胝体的前部不可能完成后部所能完成的工作，”他说。更确切地说，可能是脾只是部分受损，保留了部分功能。如果是这样的话，脾可以继续将信息从大脑的一边传递到另一边，他说。

 

然而，到目前为止，莱文说，还不能从这项新的研究中得出结论，这项研究是关于这些结构损伤与真实世界的大脑功能之间的关系。“从(这些初步结果)推断一个人在日常生活中是如何工作的，是一个非常漫长的飞跃，”他说。首先，“轻度创伤性脑损伤”的定义因研究的不同而有所不同，所以目前还不清楚新的结果是否适用于不同的脑震荡患者样本，他说。此外，纽约大学的研究抽样了一小部分人。总的来说，我们在解释结果时应该“相当谨慎”，莱文说。

 

Wegener说，如果将来的研究证实了这一结果，临床医生就可以追踪胼胝体和其他神经纤维的结构变化来诊断脑震荡患者，并随着时间的推移追踪他们的康复情况。在不久的将来，她和她的合著者打算将脑成像与机器学习结合起来。一种人工智能软件—更准确地检测脑震荡患者的脑损伤并指导他们的治疗过程。