La lesione cerebrale traumatica (TBI) è un'epidemia in gran parte silenziosa che colpisce circa due milioni di persone ogni anno, secondo i Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie. Ma la scala con cui si verificano e si manifestano le lesioni da TBI (bTBI) sotto i riflettori come la ferita caratteristica delle guerre in Iraq e Afghanistan, è sconosciuta.

Studi recenti in questo ambito suggeriscono che il rapido collasso della bolla di cavitazione potrebbe essere un potenziale meccanismo per lo studio del bTBI.

Durante il 61° incontro annuale della Società di Biofisica, 11-15 febbraio, 2017, a New Orleans, Louisiana, Jonathan Estrada, uno studente di dottorato presso la School of Engineering della Brown University, presenterà il suo lavoro esplorando la meccanica delle lesioni indotte dalla cavitazione, con l'obiettivo di comprendere meglio i bTBI.

Estrada sta lavorando sotto la guida di Christian Franck, insieme ai colleghi della Brown University e dell'Università del Michigan. Il team utilizza un laser, un microscopio ottico e neuroni di ratto all'interno di una sostanza gelatinosa per imitare il tessuto cerebrale per esaminare i bTBI.

L'impulso laser viene inviato attraverso il "tessuto cerebrale" al microscopio mentre una telecamera ad alta velocità registra 270, 000 fotogrammi al secondo:cattura il laser creando una bolla, la rottura della bolla e il danno che questo provoca ai neuroni del ratto. "Immaginiamo i neuroni colpiti prima e immediatamente dopo l'infortunio, " disse Estrada.

Il significato del lavoro del gruppo è che mentre gli studi post mortem hanno iniziato a mostrare differenze nella patologia cerebrale, come le cicatrici astrogliali (cellule gliali a forma di stella), tra i pazienti esposti a lesioni da esplosione e quelli con trauma cranico chiuso, la manifestazione della lesione nel tempo non è ancora ben compresa. "Il nostro lavoro, utilizzando il modello semplificato di coltura di bolle e neuroni, mira a iniziare a colmare il divario tra la meccanica del danno da esplosione e il danno cellulare, " disse Estrada.

Sebbene i risultati siano in fase preliminare, "finora, abbiamo scoperto che il raggio massimo della bolla è quasi identico alla zona di frammentazione dei neuroni subito dopo la lesione, " ha aggiunto. "Questo è in contrasto con un precedente studio del nostro gruppo che si è concentrato su concussive, o schietto, TBI tramite compressione uniassiale dei neuroni, che ha scoperto che la lesione era distribuita su intere culture piuttosto che localizzata in un'area".

In termini di applicazioni, il metodo del gruppo consente loro di vedere la storia del danno delle cellule all'interno delle colture, prima e subito dopo la lesione con la fluorescenza delle cellule vive, durante la lesione con l'imaging ad alta velocità, e quindi la manifestazione della lesione in momenti successivi tramite immunocolorazione. "Quantificare la storia degli infortuni temporali è essenziale per comprendere, diagnosticare, e lavorare per un trattamento informato del trauma cranico da esplosione, " Ha osservato Estrada. "Speriamo che questo sia un passo positivo verso questi obiettivi".