ارائه مدلی جدید برای شناخت مکانیزم‌های آسیب مغزی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، فائزه اسکندری دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «ارائه مدلی ساختاری برای ساقه مغز در اثر آسیب‌های مکانیکی» گفت: مطالعات اخیر نشان داده‌اند که بیماری‌های نورولوژیکی مانند اسکلروز چندگانه (ام‌اس) و آلزایمر و آسیب‌های ترومایی ناشی از ضربه به سر، می‌توانند منجر به تغییر قابل توجهی در خواص مکانیکی مغز شوند.



وی با اشاره به پروژه خود در دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: هدف از این تحقیق، شناخت علت ریزساختاری تفاوت در رفتار بافت مغز دچار آسیب ترومایی و بافت مغز سالم بود. نتایج این تحقیق نشان داد که تغییر در خواص مکانیکی بافت مغز در اثر آسیب، دارای یک توصیف ریزساختاری است. تا کنون در مطالعات مربوط به آسیب‌های مغزی، تنها به پارگی آکسون‌ها به عنوان یک توصیف ریزساختاری از آسیب توجه شده بود؛ امّا در پژوهش حاضر، رفتار سلول‌های گلیا به عنوان بخش بزرگی از حجم بافت مغز مورد مطالعه قرار گرفته و به نقش آن‌ها در آسیب مغزی اشاره شده است.


اسکندری با بیان اینکه بیومکانیک آسیب مغزی، نیازمند رویکرد‌های چندرشته‌ای است تا رفتار پیچیده بافت مغز را در هنگام آسیب توصیف کند، گفت: در این تحقیق تلاش شد تا یک مسیر کامل برای شناخت رفتار بافت ساقه مغز (به عنوان یکی از آسیب‌پذیرترین نواحی مغز) در شرایط آسیب بر مبنای روش‌های تصویربرداری، آزمون‌های مکانیکی و بافت‌شناسی طی شود.


وی اظهار کرد: این مسیر، شامل بررسی خواص مکانیکی و ریزساختار بافت ساقه مغز تحت بارگذاری کششی و فشاری و بررسی ناهمسانگردی بافت ساقه مغز برای انتخاب مدل صحیح بیانگر رفتار مکانیکی و در نهایت، ارائه یک تابع آسیب و توصیفی ریزساختاری برای این بافت بود.

وی گفت: آسیب‌پذیری زیاد بافت مغز و متفاوت بودن رفتار مکانیکی آن نسبت به سایر بافت‌های نرم بدن، از جمله چالش‌های اصلی در انجام آزمون‌های مختلف بر روی این بافت بودند.


محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: نتایج این تحقیق از نظر توسعه دانش پایه، در جهت شناخت مکانیزم‌های آسیب مغزی و از نظر کاربردی، برای بهبود مدل‌های کامپیوتری مورد استفاده برای پیش‌بینی رفتار مغز در شرایط آسیب، می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.


اسکندری تصریح کرد: به دلیل مسائل اخلاقی و عدم دسترسی به بافت مغز انسان، این تحقیق بر روی نمونه‌های حیوانی انجام شده است. امّا در ادامه لازم است که آزمون‌های مکانیکی و بافت‌شناسی بر روی بافت مغز انسان نیز انجام شود تا از نتایج آن بتوان به صورت دقیق‌تری برای پیش‌بینی رفتار مغز انسان در شرایط آسیب استفاده کرد.


محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به معرفی ویژگی‌های طرح گفت: یکی از ویژگی‌های مهم این تحقیق، نمایش متفاوت بودن رفتار مکانیکی و ریزساختاری مغز نسبت به سایر بافت‌های نرم بدن است. همچنین، ویژگی دیگر این تحقیق، استفاده از آزمون‌های تجربی و مدل‌های ریاضی به منظور معرفی یک توصیف جدید برای بیان ارتباط بین خواص مکانیکی بافت مغز و رفتار سلول‌های مغزی در شرایط آسیب است.


وی تاکید کرد: نوآوری ارائه شده به منظور انجام آزمون¬های مکانیکی و بررسی رفتار سلول‌ها در شرایط آسیب و ارائه¬ی یک توصیف ریزساختاری برای آسیب مغزی، منحصرا مربوط به این پروژه بوده و دارای نمونه داخلی یا خارجی نیست.


محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر افزود: معرفی یک رویکرد جدید تحقیقاتی در حوزه بیومکانیک آسیب مغزی، از جمله مزیت‌های این طرح محسوب می‌شود.


وی در خصوص کاربرد‌های پروژه گفت: مطالعات بیومکانیکی درباره مغز می‌توانند به توسعه روش‌های تشخیصی، بهبود سیستم‌های آموزش جراحی و ربات‌های کمک‌کننده جراحی و طراحی تجهیزات محافظتی از سر کمک کنند. مدل‌های کامپیوتری، ابزار مهمی در جهت رسیدن به این اهداف هستند. توسعه چنین مدل‌هایی برای بافت مغز، نیازمند هندسه دقیق و خواص مکانیکی درستی هستند تا بتوانند رفتار بافت مغز را در شرایط مختلف به خوبی پیش‌بینی کنند.


وی ادامه داد: با پیشرفت‌های اخیر صورت گرفته در زمینه تصویربرداری پزشکی، هندسه دقیق مغز در دسترس است؛ امّا همچنان خواص مکانیکی مغز به خوبی شناخته نشده است. نتایج این تحقیق در جهت ارائه خواص مکانیکی دقیق‌تر برای بهبود مدل‌های کامپیوتری، کاربرد دارد.


وی خاطر نشان کرد: کمک به شناخت مکانیزم‌های آسیب مغزی از نتایج این طرح به شمار می‌رود.

گفتنی است؛ اساتید راهنمای این پروژه مهدی شفیعیان عضو هیات علمی دانشکده مهندسی پزشکی و محمد محمدی اقدم از دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر و استاد مشاور پروژه کاوه لاکساری از دانشگاه آریزونا امریکا بوده است. نتایج این تحقیق در قالب ۵ مقاله در ژورنال‌های معتبر ISI به چاپ رسیده و در ۳ کنفرانس بین‌المللی در داخل و خارج کشور ارائه شده است.