Sensibilität des Gehirns und Aufprallsituationen

Das menschliche Gehirn kann man sich als halbfestes Organ vorstellen. In Wirklichkeit aber hat es eine eher gelartige Konsistenz. Da das Gehirn hauptsächlich aus Wasser besteht, ist es nicht komprimierbar, reagiert aber sehr empfindlich auf Scherbelastungen, also nichtlineare Kräfte, die das Gehirn in zwei verschiedene Richtungen ziehen. Deshalb verträgt das Gehirn Rotationskräfte nur sehr schlecht. 

Wie kommt es zu Rotationsbewegungen des Gehirns?

Bei Stürzen trifft der Kopf in den meisten Fällen schräg auf dem Boden auf. Beim Aufprall kann die sogenannte Tangentialkraft je nach Aufprallobjekt oder -fläche eine größere oder geringere Rotation des Kopfes verursachen. Leider bilden herkömmliche Helmtests dieses Phänomen nicht ab. Stattdessen werden Helme getestet und zertifiziert, indem man sie senkrecht auf eine horizontale Fläche fallen lässt. Bei diesem Verfahren kann die Energie eines linearen Aufpralls auf den Helm und den Kopf gemessen werden, die Rotationsbewegung wird jedoch außer Acht gelassen.

Welche Verletzungen entstehen durch Rotation beim Aufprall?

Je nach Schwere und Position eines Aufpralls gibt es komplexe Faktoren und Kräfte, die zu einer Verletzung führen können. Was wir aber wissen: Wo eine lineare Bewegung des Kopfes einen Schädelbruch oder eine Prellung verursachen kann, können Rotationsbewegungen auch zu Verletzungen wie Gehirnerschütterung, Subduralhämatom oder einer diffusen axonalen Schädigung führen. 

Mit dem Begriff „Gehirnerschütterung“ wird ein Symptom nach einem Aufprall auf den Kopf bezeichnet. Es kann sich durch Kopfschmerzen, Schwindel, Gedächtnisverlust usw. äußern. Die Mechanismen hinter den Symptomen sind unterschiedlich und noch nicht vollständig erforscht. Mehrere Wissenschaftler haben die Ursache von Gehirnerschütterungen mit einem Aufprall auf den Kopf unter Beteiligung von Rotationsbewegungen in Verbindung gebracht. 

Ein Subduralhämatom ist eine Blutung zwischen dem Gehirn und dem Schädelknochen in der Dura Mater, einer dicken Membran aus dichtem, unregelmäßigem Bindegewebe, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt. Die Blutung kommt durch schnelle Rotationsbewegungen des Kopfes zustande, wodurch die Brückenvenen, die das Gehirn mit Blut versorgen, übermäßig gedehnt werden.

Bei einer diffusen axonalen Schädigung (DAI) werden die Axone des Gehirns verletzt. Diese Verletzung entsteht durch große Verformungen (Belastungen) im Gehirn und wird Untersuchungsergebnissen zufolge hauptsächlich durch schnelle Rotationsbewegungen des Kopfes verursacht.

Mit dem Begriff „Gehirnerschütterung“ werden ganz allgemein verschiedene Arten von Hirnverletzungen beschrieben. Der Begriff umfasst ein weites Feld von simplen, wenn auch unangenehmen Kopfschmerzen bis hin zu schwereren Verletzungen. Allerdings werden damit eher Symptome beschrieben als eine spezifische Diagnose. Insbesondere in den Vereinigten Staaten wird in zahlreichen Projekten erforscht, wie sich wiederholte Gehirnerschütterungen langfristig auswirken können. 

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