聪明的大脑|维拉诺瓦杂志
夏季2019

所有问题

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A blue photo-illustration of a brain, highlighting its crevices in light blue

维拉诺瓦工程教授用一组科学家的工作智取创伤性脑损伤与新的“智能大脑”技术

由瓦莱丽·内夫newitt

A 上台面的科学里程碑掌握在维拉诺瓦的细胞生物力学和运动科学实验室在白色大厅:高度仪表,首个,其独一无二的“聪明的大脑。”通过流体时,深深缝隙的粉红色凝胶模具模仿人类大脑的生理化妆的薄层从其透明头骨分离。

虽然它停止短的实际思考,聪明的大脑适用于科研,诊断,治疗和预防创伤性脑损伤(TBI)的重要意义。发明者千红武,博士,实验室和机械工程副教授主任和他的合作者 获得了专利 在2018年12月这一新技术。

有了它,他们希望如何推进人类大脑的作品有基本的了解,并提供其内部运作前所未有的永利皇宫娱乐。博士。吴技术比较黑匣子记录飞机上。 “当飞机下降时,官员们知道出现了事故,但为什么会发生,只有当黑盒子被回收的发现,”他说。 “同样地,聪明的大脑可以给我们的,为什么发生了脑损伤更好的理解。”

配备了高速摄像机,加速度计和位移传感器和压力传感器,智能大脑可以录制属于不同类型的影响,行动迅速,他们和他们的大脑造成伤害硬数据。 “当时的技术着眼于颅骨和大脑作为一个整体,但我们决心要出示附有冲击的东西没有人做过以前,会发生什么情况大脑本身” DR。武解释说。

“这两者之间的谎言,我们一直都知道的冲击造成损害,但我们从来没有见过的机制。”他说。正是这种逃避了有关TBI直到现在基础科学这“字里行间”的奥秘。

Dr. Qianhong Wu and PhD student Ji Lang wearing white lab coats testing the smart brain model in the lab

博士。千红武和博士生吉郎实验室检验自己聪明的大脑设备。

照片:保罗起重机

使得聪明的大脑

发现该模型合适的材料是最大的挑战,根据吉郎,博士生机械工程是谁一直与博士。吴自2016年两人合作建立技术与谁在流体力学,材料,仪器仪表和制造技术的科学家组成的多学科团队。

他们尝试了很多不同的材料,并提出了许多脑筋。最后,聪明的大脑成形了,从祺鹏仁,博士,一位退休的澳门永利皇宫副教授设计输入;克里斯townend,机械工程系的实验室经理;和rungun在宾夕法尼亚州立大学伯克斯,谁曾在澳门永利皇宫教授内森,博士,副教授和工程的椅子。

看这个播放列表,详细了解了聪明的大脑和脑损伤的研究和治疗意义

球队并入3D打印,形成一定形状从该投脑模具。使用CT扫描以供参考,他们对水凝胶作为落户的首选大脑的材料,因为它最能抓住软,粘糊糊的解剖此事的弹性和密度方面自然。在起草的头骨形状,CT扫描再次证明是有用的。 “独所需的头骨两个月养成正确的形状和透明度,”吉说。 “毕竟,我们不能只是出去买一个。我们不得不开发机器做出来。”

辛弃疾是这个过程中,医生是至关重要的。吴先生说。他是在机械工程部谁与医生工作6名博士生之一。吴在细胞生物力学和运动科学实验室。机械工程研究生课程主任,博士。吴认为自己的学生的合作者,而不是简单的学员。

“我们向着心中的会议工作,并激发对方拿出我们最好的想法,”博士。吴先生说。 “我不说,‘这是我的想法,现在就做。’我想让学生受到激励去追求批判性思维。”

另一个医生。吴的博士研究生,詹妮弗·穆勒,也发挥项目的诊所,而不是实验室在智能大脑中的重要作用。她在费城托马斯杰弗逊大学医院工作与临床医生和研究人员来验证模型的研究结果,并证明在治疗脑外伤工作的效用。

头骨单独需要两个月的时间来制定正确的形状和透明度。毕竟,我们不能只是出去买一个。我们不得不开发机器做出来。”

吉郎,博士生

教师聚光灯

Headshot of Dr. Qianhong Wu wearing glasses and a blue dress shirt unbuttoned, smiling

照片:约翰·shetron

的方式进入大脑

F受训于生物液体力学博士。千红吴认为自己的聪明大脑的脑生物力学是开始时,他出席了维拉诺瓦法的2013 moorad体育法学期刊研讨会“一个新的冒险。” “震荡难题”研究中的球员,球队,联盟,医生和律师就头和脑损伤的关键问题。

巧合的是,大约在那个时候,博士。吴把他的车进行维修,并开始谈论谁曾多年踢球站员工。 “他很明显有认知困难和迷茫。他告诉我,他并没有意识到安全帽是多么的重要,他也没有想到他会多少遭受脑震荡,”博士。吴先生说。 “我意识到正确的,然后,出现这种情况的人很多,而作为一个科学家和工程师,我可以做些什么来帮助这个问题。”

这一愿望有所作为,最终演变成针对他持有寄予厚望的聪明的大脑。博士。吴设想的技术为创造一个卓越中心的发射台在澳门永利皇宫的根本大脑的进步生物力学研究,与TBI影响的所有方式,并为国家的最先进的测试能力的鉴定和设计安全帽的。游戏结束?预防的改变生命的脑损伤。

博士。吴和他的团队申请了第二个专利在2019年1月,其中,如果获得批准,将在TBI他的工作更加深入。 “我们必须想出新点子,并继续改善我们的方法,”他说。 “我们正在做会影响人们的生活在一个非常现实和积极的方式工作。我们已经来太远,现在停下来。”

Close-up view of hammer preparing to make impact with bright-pink smart brain model

照片:保罗起重机

从实验室研究到临床研究结果

根据脑损伤协会,脑损伤发生在我们逢九秒,至少2.5万人,每年维持TBI。每60名美国人就有一人居住与TBI有关的残疾,从视觉,听觉和/或记忆力减退,抑郁和认知障碍。

“到现在为止已经确定这些TBIS是如何发生的,没有积极主动地”博士。吴先生说。 “大部分工作已经计算的,缺乏经验的验证。一直没有现实生活中的方法来验证计算结果。”这正是他和珍妮弗希望在与杰弗森神经学家安德鲁·纽伯格,医师,中西医结合和营养科学教授的工作要做,和费罗兹·穆罕默德博士,杰斐逊的主任集成磁共振成像中心。

“这次合作是在结合的工作,博士而言平移。吴是做在他的实验室,并纳入这些想法和成果转化为临床研究,”博士。纽伯格说。 “具体而言,我们可以看看的人的大脑中头部受伤,并确定他们大脑的结构和功能会受到影响,博士。吴的模型帮助我们理解这一点。”

我们可以看看的人的大脑中头部受伤,并确定他们大脑的结构和功能会受到影响,博士。吴的模型帮助我们理解这一点。”

博士。安德鲁·纽伯格

而DRS。纽伯格和穆罕默德已扫描脑损伤的受试者,詹妮弗一直在扫描正常对照组,然后寻找基于医生在特定区域控制和受伤的大脑之间的差异。吴的分析。 “博士。吴的实验室外观从纯粹的工程学角度来看大脑生物力学,而杰弗森里程,从真正的主题数据的一些解剖信息,”詹妮弗说。

查明确切病因和脑损伤的精确位置的能力将是这一开创性翻译高潮。这样的特定焦点最终可允许治疗医生使用更多靶向成像,得到更具体的和个性化信息。 “药一般是主观和定性;它不是一门精确的科学。但在这里我们要把它量化,并制定量化的生物标志物的大脑,”博士的身份。穆罕默德说。

博士。吴希望能为医生提供了震荡和subconcussive损伤的诊断和治疗指南,并告知不同类型的防护头盔,不只是运动员,同时也为建筑工人,军人,自行车,摩托车骑手的设计。 “爱心是维拉诺瓦的心脏地带,”他说。 “我们正在做一些有意义的事在这里,这将有助于改善许多人的生活。那是后话,而我甚感自豪“。 ◼︎

A series of black and white MRI scans

左:维拉诺瓦博士生詹妮弗·穆勒的作品与杰弗逊医院神经影像收集数据的医生和验证模型的研究结果。右:项目所需的设计与输入,并从rungun弥敦道,博士,副教授和工程的椅子在宾夕法尼亚州立大学伯克斯,谁曾在澳门永利皇宫教授支持多学科的专业知识;博士。武;斯里达尔santhanam,博士,教授兼系主任,机械工程系;澳门永利皇宫博士生吉郎;和克里斯townend,机械工程系实验室管理器(无图)。

照片:约翰·威尔士和保罗起重机

项目影响

一个问题,四个方面:

怎么会有这种技术帮助患者的未来?

Headshot of Dr. Feroze Mohamed in a suit jacket

用真实的解剖数据开发,这些数学模型可以帮助我们更好地了解大脑的功能。”

费罗兹·穆罕默德博士

杰弗逊集成磁共振成像中心

Headshot of PhD student Jennifer Muller wearing a blazer and ponytail

这项技术可以帮助我们解剖在哪里以及如何在大脑变化与TBI的症状了解。”

詹妮弗·穆勒,博士生

机械工程系,澳门永利皇宫

Headshot of 博士。安德鲁·纽伯格 wearing glasses and a blue dress shirt

它可以帮助我们找出受影响(用伤)的大脑区域,并确定哪些治疗方法似乎有效果“。

安德鲁·纽伯格,MD

杰弗逊医院
神经科学

Headshot of PhD student Ji Lang wearing glasses in a white lab coat

用此信息,医生可以更快速,准确地辨别损伤的位置,类型和程度“。

吉郎,博士生

机械,工程,澳门永利皇宫的系

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