科學家設計實驗發現雞蛋類似大腦，加速蛋黃闡明了腦損傷怎麼發生

物理學極客

雞蛋類似於大腦，因為它的卵黃浸入硬殼內部的液態蛋清中。

雞蛋揭示了大腦在撞擊時可能發生的情況

考慮到在大多數腦震蕩中顱骨不會破裂，想找出是否有可能在不破壞蛋殼的情況下使蛋黃破裂或變形。

研究人員通過簡單的研究，當對外殼施加旋轉力時，蛋黃如何變形，從而獲得了關於腦損傷如何發生的新見解。

經測試旋轉減速的影響會導致巨大的蛋黃變形

這些實驗是由美國維拉諾瓦大學的吉朗朗根·內森
和吳倩紅
完成的，他們得出的結論是，顱骨旋轉的影響比直接的平移沖擊更可能導致大腦受傷。他們的工作為軟物質的行為提供了新的見解，並可能使人們更好地了解某些運動傷害的發生方式。

根據這項工作背後的基本概念，軟膠囊-膜
結合的軟物質-浸入容納的液體中。膠囊具有不可滲透的膜，將膠囊內部的液體與外部隔離。

直接的平移沖擊不會引起蛋變形，而旋轉減速會導致巨大的蛋黃變形。當頭部受到突然的外部沖擊時，這一發現揭示了我們大腦的運動和變形

加速的蛋黃闡明了腦損傷

如上圖所見在其膜內的生雞蛋去殼後可見漂浮在白色中的黃色蛋黃。

在活生物體中，通常會發現高度可變形的軟物質，該軟物質浸在液體中並封裝在剛性容器中。一個熟悉的例子是人腦，它被薄薄的腦脊液包圍著，包裹在堅硬的頭骨中。人們普遍認為對顱骨的突然平移和旋轉沖擊會暫時使軟腦變形，並可能因複雜的神經元網絡被破壞而造成嚴重傷害。

為了更詳細地研究這些影響，團隊利用一個更簡單的系統利用了大腦之間的相似性：一個柔軟的蛋黃被液體白色包圍，並包裹在一個堅硬的蛋殼中。

過去的研究探索了軟物質如何響應周圍流體中迅速變化的剪切力和旋轉力而變形。和同事通過研究蛋黃在無損對其外殼的平移和旋轉沖擊過程中如何變形來擴展了這項研究。

他們設計了一個簡單的實驗，其中涉及一個廚房小工具，該廚房小工具將雞蛋打入其外殼中。這樣一來研究小組就可以使蛋黃經受各種剪切流和紡絲流，並對卵黃隨時間的變形進行成像。

蛋黃膨脹

圖像顯示卵黃僅對平移沖擊產生輕微變形，但對旋轉沖擊（特別是涉及減速的沖擊）高度敏感。在這種情況下，研究人員確定蛋黃外部的流體壓力最初大於其微弱的膜所包圍的流體的離心力，從而導致蛋黃中心的壓縮。

如果外殼的旋轉突然停止，則這些離心力將遠遠大於外部壓力。這意味著蛋黃將不再保持其形狀，而會膨脹到周圍的液體中。

新的頭盔材料可以防止掃視

研究小組的結果提供了新的見解，說明為什麼在某些類型的撞擊後，尤其是在運動中，似乎更容易發生腦損傷。

快速旋轉減速可能發生在從拳擊手的拳頭到下巴到撞擊形狀不規則的頭盔（如冰球中使用的頭盔）的情況下。該研究還可以為包括紅血球和旋轉液滴的膜包裹軟物質的未來研究提供參考。

作為此類項目的首次研究，這項工作為理解膜結合的軟物體對突然的外部沖擊的響應提供了新的視角。這種新觀點將會使那些對設計頭盔以及汽車防護撞擊的人感興趣。