Sports hjernerystelse Tech vil ikke beskytte mot hjerneskade, sier science

Som hjelmen kolliderte voldsomt med motstanderens skulder, så Luke Kuechly ut som en livsstil bobblehead dukke. På et øyeblikk ledet Carolina Panthers stjerne linebacker enda en hjernerystelse. Hans sesong, og kanskje karriere, var i fare.

Noen uker tidligere begynte Kuechly å ha på seg en eksperimentell krage rundt halsen hans for å beskytte hjernen sin fra innsiden. Enheten, kjent som Q-Collar, og tidligere solgt som NeuroShield, er designet for å etterligne speilens metode for skadebeskyttelse ved å holde mer blod inne i skallen for å skape en "boble wrap" -effekt rundt hjernen.

Så hvorfor ikke dette naturinnspillte sikkerhetsutstyret avverge Luke Kuechlys 2017-hjernerystelse, som tilsynelatende fortsatt bærer?

Som fysiolog og idrettsmedisinforsker studerer jeg hvordan kroppen reagerer på mosjon og andre stressorer. Jeg studerer også måter å forebygge og behandle sportsskader. Som publikum lærer mer om de potensielle langsiktige farene ved kontaktsporter, inkludert kronisk traumatisk encefalopati (CTE), er foreldre, idrettsutøvere og idrettsorganisasjoner desperate for å finne en rask løsning på hjernerystelsekrisen. Dessverre tror jeg ikke det er en enkel løsning for å gjøre en selvsagt høyrisikosikkerhet trygg.

The High Altitude Argument

Tilbake i 2014, en venn fortalte meg om en studie som rapporterte at NFL-spillere var 20-30 prosent mindre sannsynlig å opprettholde en hjernerystelse i spill som ble spilt på "høyere" høyder. Forskerne teoretiserte at høyere høyde forårsaket en svak hevelse i hjernen, og følgelig økt hjernevolum.

Denne "tettere passformen" inne i skallen ville redusere hjernen "slosh" under påvirkning for å redusere sannsynligheten for hjernerystelse. Siden høyere høyde syntes å beskytte hjernen, hevdet de at det ville være fordelaktig å replikere denne "strammere passformen." Forfatterne foreslo dette kunne oppnås ved å påføre et lite trykk på halsens jugular vener for å fange litt mer blod inne i hjernen. Noen år tidligere sendte et medlem av deres forskerlag et patent på en slik enhet - en jugulær komprimeringskrage.

Mens de som er mindre kjent med fysiologi, kanskje har blitt overbevist av denne fascinerende lydforklaringen, syntes min forsker Gerald Zavorsky, og jeg, at denne ideen var vitenskapelig usannsynlig. Viktigst, studien definerte "høyere høyde" som noe over en mager 600 fot over havet - altfor lavt for å ha noen effekt på hjernevolumet. I hovedsak forblir hjernevolumet utrolig konstant i høy høyde, selv om vi kan føle seg kortpustet eller lettpustet. I "Mile High City" i Denver, som huser den høyeste NFL-stadion i landet på 5 280 meter over havet, ville du være hardpresset for å oppleve enda en liten hevelse i hjernen. Men på mye høyere forhøyninger er det faktisk en økt sannsynlighet for hjerne hevelse, noe som forårsaker en livstruende krise som kalles høytliggende hjerne ødem.

Et spill med sjanse

Hvis høyden ikke forårsaker en beskyttende økning i hjernevolum, hvorfor ble hjernerystelse redusert i NFL-spill spilt på over 600 meter over havet? For å svare på dette spørsmålet, undersøkte vi det samme allment tilgjengelige NFL datasettet. Den opprinnelige studien så på data fra to kombinerte årstider (2012 og 2013), men vi analyserte noen få ekstra år. Vi bekreftet at hjernerystelse var faktisk statistisk redusert til "høyere" høyder i 2013-sesongen, men ikke i 2012-sesongen. Vi gravd dypere og fant ingen sammenheng mellom høyde og hjernerystelse i årene 2014 eller 2015. En egen studie på høyskoleutøvere viste at hjernerystelse var enda mer sannsynlig på "høyere" høyde.

Siden effekten ikke var konsekvent, og repeterbarhet er et stort problem i hele vitenskapen, mistenkte vi at de opprinnelige koblingene skyldtes tilfeldig tilfeldighet - en matematisk gjenstand for å bruke et stort datasett med nesten 1500 gridiron-giganter som bokstavelig talt stengte hodene med hverandre på ukentlig basis.Hvis det var tilfelle, kan vi forvente at noe helt vilkårlig også være assosiert med redusert risiko for hjernerystelse. Og faktisk viste vår analyse at det er sant. Det viser seg at NFL-lag med dyrelogoer, som for eksempel Miami Dolphins, også hadde en 20-30 prosent redusert risiko for hjernerystelse sammenlignet med lag uten dyre-logoer, for eksempel Pittsburgh Steelers, uansett spillhøyde.

Basert på vår analyse konkluderte vi med at tilfeldig tilfeldighet, ikke fysiologisk respons, forklarer hvorfor hjernerystelse var mindre sannsynlig ved høyder over 600 fot. Således virker en høyderimulerende krage uberettiget for å hindre hjernerystelse.

The Woodpecker Theory

Åpenbart replikerer Q-kragen også hvordan hakkespettere naturlig beskytter seg mot hodepine. Ifølge selskapsinformasjon komprimerer hakkespetter deres jugularvein ved hjelp av nakke muskler for å indusere "tettere passform" og redusere hjernen "slosh." Mens denne fantastiske lydmekanismen ofte presenteres som et faktum, synes det ikke å bli nevnt hvor som helst over et århundre vitenskapelige studier som undersøker speil.

Jeg undersøkte grundig alle speilpapirene jeg kunne finne, og deretter spores ned alle sine referanser og gjentok prosessen. Jeg oppdaget ornitologipapirer fra 1700-tallet gjennom toppmoderne konstruksjonsmodeller av speilbiomekanikk, men ingen nevnt jugulær komprimering. Det er derfor ikke overraskende at selskapet ikke citerer noen vitenskapelige referanser til speilfaget.

Selv om denne mekanismen eksisterer og har blitt oversett på en eller annen måte av speilforskere, ga evolusjonen speilet mange unike beskyttelsesanpassninger. Jeg samarbeidet med en speilforsker og publiserte et sammendrag av disse mekanismene i oktober 2018. Disse inkluderer en spesialisert skallebenstruktur og et støtabsorberende nebb. Hakkespetter bruker til og med meget spesielle stillinger og bevegelser for å bøye seg selv, noe som bidrar til å spre kraft bort fra hjernen deres. Vi konkluderte med at disse flere beskyttelsesmekanismerene virker i harmoni, som ikke kan replikeres ved ganske enkelt å presse på sin jugularvein.

Ny forskning tyder på at speilere faktisk kan oppleve hjerneskader som ligner på mennesker. Uansett er fysikken til speilfelt trening ganske forskjellig fra sportshjertehansker, som vanligvis skjer med uforutsigbar tid, og innebærer betydelig hoderotasjon. Til tross for sin intuitive appell, tror jeg at en hakkespiss-imiterende krage er mer pseudovitenskap enn innovasjon.

Utover Hjerte Helse

Etter hvert som mine kolleger og jeg har debunket den vitenskapelige begrunnelsen for Q-Collar, synes forskning på Q-Collar å ha skiftet fra å redusere risikoen for hjernerystelse eller forskjellige hendelser etter en enkelt hit, til et mindre konkret mål om å redusere hjernen skade fra gjentatte underkonklusive påvirkninger.

Ny forskning krever bevis for fordel, basert på MR-data. Som en artikkel angitt i 2016, kan kragen "ha gitt en beskyttende effekt mot hjernens mikrostrukturelle endringer etter repeterende hodepåvirkninger." En artikkel publisert i oktober 2018 fra en liten studie viste at hjernen til kvinnelige fotballspillere som hadde på seg krage i en sesong Tilsynelatende viste ingen hjerneskade. De som ikke hadde på kragen, viste små endringer i enkelte områder av hjernen deres.

Imidlertid har noen andre forskere uttrykt bekymringer over det lille antallet fag og de høye frafallene i lignende studier om kragen. Noen leger har konkludert med at dette beviset ikke er nok til å foreslå at det beskytter hjernen mot skade og nåværende kampanjekampanjer er "potensielt misvisende." Jeg forblir også skeptisk til disse funnene, siden det kliniske nytten av denne typen MR-data forblir uklart, spesielt i forhold til langsiktig helse.

Ettersom selskapet tar sikte på godkjenning av FDA og ser utover idrettsapplikasjoner, frykter jeg at langsiktig hjernehelse blir plassert i utstyr rettferdiggjort av misforståelser av fysiologi, tilfeldige forhold, og ja, selv det jeg har konkludert er feilaktige krav om speil og andre dyr.

Noen kan hevde at selv om det ikke virker, er det ingen skade i å legge til et ekstra lag av beskyttelse. Men jeg tror dette er en farlig holdning. Når idrettsutøvere føler at de er mer beskyttet, har de en falsk følelse av ekstra sikkerhet og spiller mer aggressivt. Dette kan faktisk øke risikoen for skade.

Som Luke Kuechly og andre kan attestere, kan selv innovativt lydutstyr ikke stoppe hjernerystelser i kontaktsporter. Dessverre kan vi ikke vite om langvarig hjerneskade faktisk kan begrenses av ny teknologi til den er for sent.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av James Smoliga. Les den opprinnelige artikkelen her.