وقتی ضربه سختی به سر بازیکن فوتبال برخورد می‌کند و به اصطلاح “bell rung”دریافت می‌کند در واقع چیزی بیشتر از یک اصطلاح است: مانند یک زنگ واقعی مغز بازیکن میتواند در فرکانس‌های مختلف نوسان کند. نتایج تحقیقات مفهوم عمیقی را نشان داد که آسیب مغز از برخورد آن با جمجمه منشا نمی‌گیرد بلکه به خاطر اتساع و جداشدگی بافت‌های عمقی در اثر برخورد است.
پژوهشگران پیشنهاد دادند که کلاه ایمنی بهتری طراحی شود تا آسیب ناشی از لرزش در فرکانس های پایین را کاهش دهد. Philip bayly می‌گوید:
این کار میتواند به طرز چشمگیری طراحی نحوه برخورد را ساده کند. تسلط داشتن بر امواج با فرکانس پایین برای من مهم‌ترین مسئله است و می‌توان مغز را با چند مدل فرکانس پایین شبیه سازی کرد.
هر ساله صدها و هزاران نفر از مردم آمریکا از صدمه مغز به علت برخورد در حین ورزش یا دیگر فعالیت‌های تفریحی رنج میبرند با این حال دانشمندان هنوز به طور دقیق نمی‌دانند چگونه یک برخورد به سر باعث آسیب می‌شود. براساس یک دیدگاه معروف صدمه به مغز هنگامی رخ می‌دهد که جمجمه به طور ناگهانی از حرکت می‌ایستد و مغز به آن برخورد می‌کند؛ مانند هنگامی که راننده اتومبیل هنگام تصادف به داشبورد ماشین برخورد می‌کند.
ولی پژوهشگران عقیده دارند بیهوشی ناشی از صدمه به مغز پیچیده‌تر است به طور مثال، چرخش ناگهانی سر یک اسکیت سوار هنگام برخورد به حاشیه جاده صدمه بیشتری نسبت به یک ایستادن ناگهانی ایجاد می‌کند.
اطلاعات کلینیکی همچنین نشان می‌دهند صدمه ناشی از برخورد به مغز نه تنها قسمت خارجی مغز، بلکه آسیب‌های زیادی به قسمت های عمقی تر مغز وارد می‌کنند؛ به طور مثال، باعث تغییر شکل ناحیه اطراف جسم پینه‌ای (پل میان دو نیمکره مغز) می‌شوند.
برای تشخیص اینکه که واقعاً چه اتفاقی در هنگام برخورد به سر اتفاق می‌افتد David Camarillo، مهندس زیست شناسی دانشگاه استنفورد، اطلاعات برخورد ۳۱ بازیکن فوتبال دانشگاه استنفورد که محافظ دهان آن‌ها دارای ژیروسکوپ و شتاب‌دهنده بود جمع‌اوری کرد.
با استفاده از اطلاعات برخورد در ۱۸۹ بازی شامل دو برخورد که منجر به بیهوشی شد، پژوهشگران نحوه عملکرد مکانیکی مغز در هر برخورد را شبیه سازی کردند اطلاعات استخراج شده از ویژگی مواد مغز‌های گوناگون بیشتر از مغز اجساد گرفته شده است.
پژوهشگران متوجه شدند هر برخورد باعث حرکت مغز به صورت پیچیده برای چند دهم ثانیه می‌شود. پژوهشگران این حرکت را به وضعیت مکانیکی و الگو کوتاه مدت حرکت با فرکانس مجزا تقسیم کردند وقتی حرکت می‌‌کنیم مغز با شدت ۳۰ دور در دقیقه نوسان می‌کند که تقریبا با فرکانس دومین کلاویه در پیانو برابر است. بطور میانگین برخوردهایی که فرکانس ان‌ها زیر ۳۳ درصد است ۷۵ درصد انرژی را به مغز منتقل می‌کنند.
علاوه بر این برخورد شدیدتر حالت‌های بیشتری را تحریک می‌کند. Mehmet Kurt که یک متخصص مغز در انستیتو تکنولوژی نیوجرسی است می‌گوید: “این امکان دارد نکته کلیدی باشد به این علت که برخوردهای مختلفت جنبش را در بخش متفاوتی از مغز تحریک می‌کنند. مخصوصاً اینکه باعث می‌شوند مناطق نزدیک به هم با فرکانس متفاوت نوسان کنند”. به طور مثال در حالتی که برخورد به سر بازیکن باعث از دست دادن هوشیاری فرد می‌شود،
جسم پینه‌ای با فرکانس بالاتری نسبت به ماده سفید اطراف خود به نوسان در‌می‌اید؛ با وجود اینکه برخورد بیشتر از چند ثانیه طول نمی‌کشد، نوسان مناطق نزدیک به هم در مغز با فرکانس متفاوت اتساع و جداشدگی بافت‌های مغز را افزایش می‌دهد. نتایج آنالیز امکان دارد هم شامل خبرخوب و هم خبر بد برای محققان در این زمینه باشد.
Kurtمی‌گوید “در یک سمت ما می‌گویم مشکل پیجیده‌تر از چیزی است که شما فکر می‌کنید و در سمت دیگر می‌گوییم امکان دارد ما ابزار مناسب برای مطالعه ان را داشته باشیم.”
Bayly می‌گوید “برای مثال با مقایسه حالت مدل‌‌های مختلف برخورد پژوهشگران می‌توانند مناطقی از مغز که بیشتر مستعد برخورد هستند را شناسایی کنند تا طراحان، کلاه ایمنی طراحی کنند که مضرترین فرکانس ها را دفع کند.
با این وجود کار باید با احتیاط انجام شود “محققان بر روی اندازه‌گیری ویژگی مکانیکی بافت تکیه کرده‌اند مانند سفتی و تمایل بافت به جذب انرژِی این ویژگی ها را نمی‌توان در مغز زنده صدمه دیده اندازه‌گیری کرد. بنابراین ویژگی های مکانیکی مغز مانند ویژگی آهن و آلومینیموم شناخته شده نیست. برای غلبه بر محدودیت‌ها bayly پیشنهاد می‌کند محققان ابتدا تکنیک خود را در یک برخورد خفیف به مغز در محیط استاندار ازمایشگاهی که قابلیت تصویربرداری MRI را دارد امتحان کنند انجام موفقیت امیز این عمل باعث افزایش اعتبار نتایج ازمایش برخوردهای شدیدتر می‌شود.
