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    大脑的故事——头骨力学研究

    智慧究竟是源于大脑的生理结构还是不朽的灵魂?

    早在19世界就有科学家就此展开了激烈的讨论。至今分歧依然存在。一些研究者认为,人的智力与大脑中某一区域有关;一些则认为智力与骨相学相关。颅相学是19世纪的一门伪科学,它认为头盖骨上的隆起物可以用于解释人的个性。这个绰号甚至被加在某种功能性核磁共振研究身上,试图通过测量不同时刻血流量之间的差别,找到特定的思想过程与某一大脑区域的关系。

    在未知面前,科学家是疯狂的。从神人维萨里为了研究血液循环而偷盗死刑犯尸体,再到后来爱因斯坦的大脑被各种切片。据说,在爱因斯坦死前,他要求死后整个身体尽快火化,并将骨灰撒在一片不为人知的地方。他的朋友奥托·内森“部分”遵照了他的遗愿,处理了他的骨灰,但病理学家托马斯·哈维,在爱因斯坦去世仅仅七个半小时后,就摘除了他的大脑。爱因斯坦的家人和朋友都惊呆了,事件发生后,哈维说服爱因斯坦的儿子汉斯·阿尔伯特给了他这个不情愿的许可。古怪的哈维医生将大脑放到一个冷藏箱下面一个果酒箱里的装满福尔马林的罐子里,直到1998年,他将其拿到普林斯顿医院,并时不时将其中的一小块送给感兴趣的科学家【纳尼??】。哈维在将爱因斯坦的大脑分割成240块前,从不同角度为它拍摄了照片。图1的右侧哈维虔诚地打开罐子,从里面取出一个湿淋淋的大脑。他用小刀切下一块后,放进塑料药瓶里。然后,在裤子上擦了一下手,把瓶子递给了一位慕名而来的访客。【1994年纪录片《文物:爱因斯坦的大脑》中提到了这些离奇交易】

    头骨3

    图1  爱因斯坦与哈维

    研究者曾将爱因斯坦的大脑和其他85个大脑进行了比较,结果显示,虽然这位伟大科学家的大脑体积正常,重1230克(我们正常成年人的大脑重量是1.3千克),但某些区域包含大量皱褶。这些褶皱是怎么形成的呢?对大脑来说,神经元数目的增加已经远远超过了人类颅骨内体积增加的速度,大脑于是开始折叠,形成充满皱褶和沟回结构的表面。这些皱褶和沟回结构大大增加了新皮层的表面积,为数十亿的神经元提供了空间。

    人体头部如此重要平时却暴露在外 ,容易受到板砖、拳脚和高空坠物的碰撞,碰撞物形状、 质量、角度、速度的不同,头部撞击伤害的情况也不同。不仅能导致撞击部位的严重损伤,而且还可能造成邻近器官的损伤,使伤情更加复杂 。然而,目前对于头部受伤的研究主要集中在创伤的救治及修复重建上,对于受伤模型的建立及生物力学分析等基础研究相对较少。传统的钝物击伤模型是以动物实验作为基础进一步进行较粗糙的三维建模(画一个大椭球),但是随着科学技术的不断发展, 也逐渐暴露出一些重要不足,譬如动物组织与人体组织在形状、性质上的差异,粗糙三维实体模型无法精确反应受撞击后的力学行为演化情况。因此,我们需要采用新的方法来建立更加真实的钝物致伤模型。思缪科技与第三军医大学建立合作,在以往动物实验建模的基础上,采用三维重建技术建立了人体头骨的三维有限元模型,动态模拟头骨撞伤的发生过程及撞击时各部位的受力情况,与实验结果吻合较好。

    头骨4

    PS:上面这个脑袋就是俺同桌的,看起来很亲切啊!