Yumurtalar, Darbe Sırasında Beyne Neler Olabileceğini Ortaya Koyabilir Mi?

Beyinlerimiz, sert bir kafatasının içinde sulu beyin omurilik sıvısı (BOS) içinde yıkanmış yumuşak maddeden oluşmaktadır. Bilim insanları, sert kafatası üzerindeki bir etkinin, subaraknoid boşluktaki ince BOS katmanından yumuşak beyin maddesine iletildiğini belirtmişlerdir. AIP Publishing'den Physics of Fluids'de Wu ve ortak yazarlar Ji Lang ve Rungun Nathan, cevapları aramak için yaptıkları çalışmada aynı özelliklere sahip başka bir sistem olan yumurtayı incelemişlerdir. Araştırmacılar bir yumurtanın beyne benzediğini, çünkü yumuşak sarısının, sert bir kabuğun içindeki sıvı bir yumurta beyazı içinde yıkandığını belirtmişlerdir. Çoğu sarsıntılı beyin yaralanmasında kafatasının kırılmadığını düşünen Wu, yumurta kabuğunu kırmadan yumurta sarısını kırmanın veya deforme etmenin mümkün olup olmadığını öğrenmek istemiştir.

Araştırmacılar, bir yumurta karıştırıcı kullanıp basit bir deney yaparak buradan dönme kuvvetinin yumurta sarısını kolayca kırıp yumurta akıyla karıştırabileceğini görebilmişlerdir. Bu çalışmanın arkasındaki temel kavramlar, yumuşak bir kapsülün içerdiği bir sıvı içinde yıkanması olarak bildirilmiştir. Kapsül, kapsülün içindeki sıvıyı dışarıdan ayıran geçirimsiz bir zara sahiptir ve dış konteynere iki tür darbe uygulanabilmektedir. Bunlardan ilki doğrudan konteynere çarpan çeviri etkisi olmakla birlikte bir dönme darbesi meydana gelirken, dış kap dönerek hızlandırılmakta veya yavaşlatılmaktadır. İkincisi birçok buz hokeyi kask tasarımının arkasındaki sertleştirici çıkıntılar gibi, kasklar yuvarlak olmadığında sporda doğal olarak ortaya çıkmaktadır.

Yumurta sarısı deformasyonuna neden olan mekanizmalar

Araştırmacılar oldukça mantık dışı ve çok şaşırtıcı bir şey keşfettiklerini belirtmişlerdir. Doğrudan öteleme etkisi yumurta deformasyonuna neden olmazken, rotasyonel yavaşlama muazzam şkeilde yumurta sarısı deformasyonuna neden olmaktadır. Bu bulgular, başımız ani dış etkilere maruz kaldığında beynimizin hareketine ve deformasyonuna ışık tutmaktadır. Wu, rotasyonelin, özellikle yavaşlama rotasyonel etkinin beyin maddesine daha zararlı olduğundan şüphelendiklerini belirtmiştir. Wu, bu süreç sırasında beyin maddesinin büyük deformasyonunun nöronların gerilmesine ve hasarına neden olduğunu sözlerine eklemiştir.

Bu bulgu, boksörlerin çeneye vurulduğunda neden bayıldığını açıklamaktadır. Wu, çenenin boyundan en uzak nokta olduğu düşünüldüğünde, çeneye vurmak başın en yüksek dönme hızlanmasına veya yavaşlamasına neden olabileceğini ifade etmiştir.

Wu, halk sağlığı için ciddi bir sorun olan sarsıntılar söz konusu olduğunda, beynin nasıl yaralandığı ve bu tür yaralanmalardan nasıl kaçınılacağının belirsizliğini koruduğunu belirtmiştir. Wu, mutfakta yapılan basit deneylerle birlikte eleştirel düşünmenin, yumurta sarısı deformasyonuna neden olan mekanizmaları incelemek için bir dizi sistematik çalışmaya yol açtıtığını ifade etmiştir. Ayrıca Wu, yumurtadan öğrendikleri derslerin, kırmızı kan hücreleri gibi sıvı bir ortamda yumuşak kapsüller içeren diğer fiziksel süreçlerin yanı sıra beyin biyomekaniği çalışmalarına da uygulamayı umut ettiklerini sözlerine eklemiştir. Türünün ilk çalışması olan bu araştırma, zara bağlı yumuşak bir nesnenin ani dış etkilere tepkisini anlamak için yeni bir bakış açısı sağlamaktadır. Araştırmacılar bu yeni bakış açısının, kask tasarlayanların ilgisini çekeceğini belirtmişlerdir.