科学说，体育脑震荡技术无法防止脑损伤

当他的头盔与对手的肩膀猛烈相撞时，Luke Kuechly看起来像一个真人大小的摇头娃娃。在一瞬间，卡罗莱纳黑豹的明星线卫遭受了另一次脑震荡。他的赛季，也许是职业生涯，处于危险之中。

几个星期前，Kuechly开始在他的脖子上戴一个实验性的项圈，旨在保护他的大脑免受内部伤害。该设备被称为Q-Collar，之前作为NeuroShield出售，旨在模仿啄木鸟的伤害保护方法，通过在颅骨内保留更多的血液，在大脑周围产生“泡沫包裹”效果。

那么，为什么这种自然灵感的安全设备不能避免Luke Kuechly 2017年的脑震荡，显然他仍然穿着？

作为一名生理学家和运动医学研究员，我研究身体如何对运动和其他压力因素作出反应。我也研究预防和治疗运动损伤的方法。随着公众更多地了解接触性运动的潜在长期危险，包括慢性创伤性脑病（CTE），父母，运动员和体育组织迫切需要快速解决脑震荡危机。不幸的是，我不认为有一个简单的解决方案可以使本质上高风险的运动安全。

高海拔的争论

早在2014年，一位朋友告诉我一项研究报告称NFL球员在“更高”高度的比赛中维持脑震荡的可能性要低20-30％。研究人员推测，高海拔会导致大脑轻微肿胀，从而导致脑容量增加。

头骨内部的“更紧密贴合”会减少大脑在撞击过程中的“晃动”，以减少脑震荡的可能性。他们认为，由于更高的高度似乎可以保护大脑，因此复制这种“更紧密的合身”是有益的。作者提出，这可以通过对颈部的颈静脉施加轻微压力来捕获大脑内的更多血液来实现。几年前，他们的研究团队成员为这种装置申请了一项专利 - 一种颈静脉压缩环。

虽然不那么熟悉生理学的人可能已经被这种引人入胜的解释说服了，但我的同事研究员Gerald Zavorsky和我认为这个想法在科学上是难以置信的。最重要的是，该研究将“更高海拔”定义为海拔600英尺以上的任何东西 - 太低而不能对脑容量产生任何影响。基本上，我们的大脑体积在高海拔时保持非常恒定，即使我们可能感到呼吸短促或头昏眼花。在丹佛的“Mile High City”，它拥有全国最高的NFL体育场，海拔5280英尺，你很难体验到大脑中微小的肿胀。然而，在更高的海拔处，实际上脑肿胀的可能性增加，这导致危及生命的紧急情况称为高原脑水肿。

机会的游戏

如果海拔不会引起脑容量的保护性增加，那么为什么在海拔超过600英尺的NFL比赛中脑震荡会减少？为了回答这个问题，我们检查了相同的公开NFL数据集。最初的研究考察了两个联合季节（2012年和2013年）的数据，但我们分析了几年。我们确认在2013赛季期间，在“较高”海拔高度的震荡率确实在统计上有所下降，但在2012赛季没有。我们深入研究，发现2014年或2015年的海拔和脑震荡之间没有联系。一项针对大学运动员的独立研究表明，在“更高”的高度，脑震荡的可能性更大。

由于效果不一致，重复性是所有科学中的一个主要问题，我们怀疑最初的联系是由于随机机会 - 使用近1500个栅格巨头的巨大数据集的数学假象字面上相互对接每周一次。如果是这种情况，我们可能会认为完全随意的事情也会降低脑震荡的风险。事实上，我们的分析表明这是事实。事实证明，与没有动物标识的球队（如匹兹堡钢人队）相比，拥有动物标志的NFL球队，例如迈阿密海豚队，其脑震荡风险降低了20-30％，无论比赛高度如何。

根据我们的分析，我们得出结论，随机机会，而不是生理反应，解释了为什么在海拔600英尺以上的脑震荡的可能性较小。因此，高度模仿的衣领似乎没有理由防止脑震荡。

啄木鸟理论

据推测，Q-Collar还复制了啄木鸟如何自然保护自己免受头痛。根据公司资料，啄木鸟利用颈部肌肉压缩颈静脉，以“更紧密贴合”并减少大脑“晃动”。虽然这种神奇的机制经常被提出作为一个事实，但似乎没有在任何地方提到一个世纪的科学研究检查啄木鸟。

我彻底检查了所有可以找到的啄木鸟纸，然后追踪了所有的参考文献，并重复了这个过程。我从18世纪开始通过啄木鸟生物力学的尖端工程模型发现了鸟类学论文，但没有人提到颈静脉压迫。因此，该公司没有引用任何科学参考啄木鸟文献也就不足为奇了。

即使这种机制确实存在并且被啄木鸟研究人员某种程度上忽略了，进化也给啄木鸟带来了许多独特的保护性适应。我与一位啄木鸟研究员合作，于2018年10月发表了这些机制的摘要。其中包括一个专门的颅骨结构和一个减震喙。啄木鸟甚至使用非常特定的姿势和动作来支撑自己，这有助于消除他们的大脑的力量。我们得出结论，这些多重保护机制协调工作，不能通过简单地推动一个人的颈静脉来复制。

新的研究表明，啄木鸟可能确实经历了与人类相似的脑损伤。无论如何，啄木鸟击鼓的物理特性与运动脑震荡的物理学不同，后者通常在不可预测的时间发生，并且涉及相当大的头部旋转。尽管它具有直观的吸引力，但我认为啄木鸟模仿的领子比创新更加伪科学。

超越运动脑震荡

由于我和我的同事一直在揭穿Q-Collar的科学理论基础，研究Q-Collar的研究似乎已经从减少脑震荡的风险或单次命中后的明显事件转变为减少大脑的不太明显的目标重复的次级冲击造成的损坏。

根据MRI数据，新的研究声称有益的证据。正如2016年的一篇文章所述，领子“可能对重复头部撞击后的大脑微观结构变化提供了保护作用。”2018年10月发表的一篇小型研究文章显示，女性足球运动员的大脑在一个赛季中穿着项圈看似没有表现出脑损伤。那些没戴领子的人确实在他们大脑的某些区域表现出微小的变化。

然而，一些其他研究人员表达了对少数受试者的担忧以及类似研究中关于衣领的高辍学率。一些医生得出的结论是，这一证据不足以表明它确实可以保护大脑免受伤害，目前的宣传活动“可能会产生误导。”我也对这些发现持怀疑态度，因为这种特殊类型的MRI数据的临床效用仍然存在不清楚，特别是与长期健康有关。

由于该公司的目标是获得FDA批准，并且超越了体育应用，我担心长期的大脑健康被置于设备中，因为生理学的误解，巧合的关系，是的，即使我已经得出的结论是关于啄木鸟和其他动物。

有些人可能会争辩说，即使它不起作用，添加额外的保护层也没有坏处。但是，我认为这是一种危险的态度。当运动员觉得他们受到更多保护时，他们会有一种虚假的额外安全感，并且会更加积极地进行游戏。这可能实际上增加了受伤的风险。

正如Luke Kuechly和其他人可以证明的那样，即使是创新的声音设备也无法阻止接触性运动中的脑震荡。不幸的是，我们可能不知道长期的脑损伤是否真的会受到新技术的限制，直到为时已晚。

本文最初发表于James Smoliga的The Conversation。阅读原文。