Sports hjärnskakningsteknik kommer inte att skydda mot hjärnskador, säger vetenskapen

När hans hjälm kolliderade våldsamt med sin motståndares axel såg Luke Kuechly ut som en livstidsbobblehead docka. På ett ögonblick drabbades Carolina Panthers stjärna linebacker ännu en hjärnskakning. Hans årstid, och kanske karriär, var i fara.

Några veckor tidigare började Kuechly bära en experimentell krage runt halsen för att skydda hjärnan inifrån. Apparaten, som kallas Q-Collar, och som tidigare såldes som NeuroShield, är utformad för att efterlikna hackspettens metod att skydda skador genom att hålla mer blod i skallen för att skapa en "bubbla wrap" -effekt runt hjärnan.

Så varför inte denna naturinspirerade säkerhetsutrustning avvärja Luke Kuechlys 2017-hjärnskakning, som tydligen han fortfarande bär?

Som fysiolog och idrottsmedicinforskare studerar jag hur kroppen svarar mot motion och andra stressorer. Jag studerar också sätt att förebygga och behandla sportskador. När allmänheten lär sig mer om de potentiella långsiktiga riskerna med kontaktsporter, inklusive kronisk traumatisk encefalopati (CTE), är föräldrar, idrottare och idrottsorganisationer desperata för att finna en snabb lösning på hjärnskakskrisen. Tyvärr tror jag inte att det finns en enkel lösning för att göra en hög riskportsäkerhet.

Höghöjdsargumentet

Tillbaka i 2014 berättade en vän om en studie som rapporterade att NFL-spelare var 20-30 procent mindre benägna att upprätthålla hjärnskakning i spel som spelades på "högre" höjder. Forskarna teoretiserade att högre höjd orsakade en liten svullnad i hjärnan och följaktligen ökade hjärnvolymen.

Denna "tätare passform" i skalle skulle minska hjärnans "slosh" under påverkan för att minska sannolikheten för hjärnskakning. Eftersom högre höjd verkade skydda hjärnan, hävdade de att det skulle vara fördelaktigt att replikera denna "hårdare passform". Författarna föreslog att detta skulle kunna uppnås genom att applicera ett litet tryck på nackens halshinnor för att fälla lite mer blod i hjärnan. Några år tidigare inlämnade en medlem av deras forskargrupp ett patent för en sådan apparat - en jugulär kompressionskrage.

Medan de som är mindre kända för fysiologin kanske har blivit övertygade av denna fascinerande klangförklaring, tyckte min kollegaforskare Gerald Zavorsky och jag att den här tanken var vetenskapligt otvivelaktig. Viktigast av allt, studien definierade "högre höjd" som allt över en mager 600 meter över havet - alltför låg för att få någon effekt på hjärnvolymen. I huvudsak ligger vår hjärnvolym anmärkningsvärt konstant vid hög höjd, även när vi kan känna andfåddhet eller ljuskropp. I Denver Mile High City, som rymmer högsta NFL-stadion i landet på 5 280 meter över havet, skulle du vara hårt pressad för att uppleva även en minimal svullnad i hjärnan. Men vid mycket högre höjder finns det faktiskt en ökad sannolikhet för hjärnsvullnad, vilket orsakar en livshotande nödsituation som kallas höghöjd hjärnödem.

Ett spel av chans

Om höjden inte orsakar en skyddande ökning av hjärnvolymen, varför var hjärnskakning minskad i NFL-spel som spelades på mer än 600 meter över havet? För att svara på denna fråga undersökte vi samma offentligt tillgängliga NFL-dataset. Den ursprungliga studien tittade på data från två kombinerade årstider (2012 och 2013), men vi analyserade några ytterligare år. Vi bekräftade att hjärnskakningshastigheten faktiskt reducerades statistiskt till "högre" höjder under 2013-säsongen, men inte under 2012-säsongen. Vi grävde djupare och fann ingen samband mellan höjd och hjärnskakning i säsongerna 2014 eller 2015. En separat studie på högskoleutövare visade att hjärnskakning var ännu mer sannolikt vid "högre" höjd.

Eftersom effekten inte var konsekvent och repeterbarhet är ett stort problem i hela vetenskapen, misstänkte vi att de ursprungliga kopplingarna berodde på slumpmässig chans - en matematisk artefakt av att använda en stor dataset med nästan 1500 gridironjättar som bokstavligen stöttade huvuden mot varandra varje vecka.Om så är fallet kan vi förvänta oss att något helt godtyckligt att också vara förenat med en minskad risk för hjärnskakning. Och faktiskt visade vår analys att det är sant. Det visar sig att NFL-lag med djurlogotyper, till exempel Miami Dolphins, också hade en 20-30 procent minskad risk för hjärnskakning jämfört med lag utan djurlogotyper, som Pittsburgh Steelers, oavsett spelhöjd.

Baserat på vår analys drog vi slutsatsen att slumpmässig chans, inte fysiologisk respons, förklarar varför hjärnskakning var mindre sannolikt vid höjder över 600 fot. Således verkar en höjdmimickande krage oförsvarad för att förhindra hjärnskakning.

The Woodpecker Theory

Förmodligen replikerar Q-Collar också hur spettar naturligt skyddar sig mot huvudvärk. Enligt företagsinformation komprimerar hakspettar sin halshåla genom att använda nackmusklerna för att framkalla "tätare passform" och minska hjärnans "slosh". Även om denna fantastiska ljudmekanism ofta presenteras som ett faktum, verkar det inte nämnas någonstans över ett århundrade av vetenskapliga studier som undersöker spettar.

Jag granskade grundligt alla träspetspapper som jag kunde hitta, och spårade sedan alla referenser och upprepade processen. Jag upptäckte ornitologipapper från 1700-talet genom avancerade tekniska modeller av spegelbiomekanik, men ingen nämnd jugulär kompression. Det är sålunda inte förvånande att företaget inte nämner några vetenskapliga referenser till spettlitteratur.

Även om denna mekanism existerar och på något sätt har förbises av spettforskare, gav utvecklingen spegeln många unika skyddande anpassningar. Jag gick ihop med en speckforskare och publicerade en sammanfattning av dessa mekanismer i oktober 2018. Dessa inkluderar en specialiserad skallebenstruktur och en stötdämpande näbb. Woodpeckers använder till och med mycket specifika kroppsställningar och rörelser för att städa sig själva, vilket hjälper till att sprida kraft bort från sina hjärnor. Vi drog slutsatsen att dessa flera skyddsmekanismer fungerar i harmoni, vilket inte kan replikeras genom att helt enkelt trycka på en jugulär ven.

Ny forskning tyder på att spettar verkligen kan uppleva hjärnskador som liknar dem som ses hos människor. Trots det är träspets trummans fysik ganska annorlunda än vad som hänger ihop med sporthjärnskakningar, vilket i allmänhet sker med oförutsägbar timing och medför betydande huvudrotation. Trots det intuitiva överklagandet tror jag att en hackspett-efterliknande krage är mer pseudovetenskap än innovation.

Beyond Sports Hormoneringar

Eftersom mina kollegor och jag har debunket den vetenskapliga rationalen för Q-Collar verkar forskning som undersöker Q-Collar ha flyttat från att minska risken för hjärnskakning eller olika händelser efter en enda träff, till ett mindre konkret mål att minska hjärnan skada från upprepade underkonkussiva effekter.

Ny forskning hävdar bevis för nyttan, baserat på MR-data. Som en artikel angavs 2016 kan kragen "ha gett en skyddande effekt mot mikrostrukturförändringar i hjärnan efter repetitiv huvudpåverkan." En artikel publicerad i oktober 2018 från en liten studie visade att hjärnorna hos kvinnliga fotbollsspelare som hade halsband under en säsong uppenbarligen visade ingen hjärnskada. De som inte hade kragen visade små förändringar i vissa delar av hjärnan.

Några andra forskare har emellertid uttryckt oro över det lilla antalet ämnen och de höga droppfrekvenserna i liknande studier om kragen. Vissa läkare har dragit slutsatsen att detta bevis inte räcker för att föreslå att det skyddar hjärnan mot skada och nuvarande kampanjer är "potentiellt missvisande". Jag är också skeptisk till dessa resultat, eftersom det kliniska nyttjandet av denna typ av MR-data kvarstår oklart, särskilt i relation till långsiktig hälsa.

Eftersom företaget syftar till godkännande av FDA och ser utöver sportapplikationer, är jag rädd för att långvarig hjärnhälsa placeras i utrustning som är motiverad av missförstånd av fysiologi, tillfälliga relationer och ja, även vad jag har kommit fram till är felaktiga påståenden om spettar och andra djur.

Vissa kan hävda att även om det inte fungerar, är det ingen skada att lägga till ett extra skyddslag. Men jag tror att det här är en farlig attityd. När idrottare känner att de är mer skyddade, har de en falsk känsla av extra säkerhet och spelar mer aggressivt. Detta kan faktiskt öka risken för skada.

Som Luke Kuechly och andra kan intyga kan även innovativ ljudutrustning inte stoppa hjärnskakning i kontaktsporter. Tyvärr kan vi inte veta om långvarig hjärnskada faktiskt kan begränsas av ny teknik tills det är för sent.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av James Smoliga. Läs den ursprungliga artikeln här.