Als neuroloog, Robert Knight heeft gezien wat er gebeurt als de hersenen met geweld in de schedel crashen. En hij is zich bewust van de vaak tragische gevolgen.

Gedurende zijn 40 jaar als academisch onderzoeker en arts, de Universiteit van Californië, Berkeley, hoogleraar psychologie en neurowetenschappen heeft studenten en vrienden gekend wiens leven en carrière ontspoord waren door hoofdletsel door fiets- en auto-ongelukken. Hij houdt zijn hersenen in zijn handen die zijn vernietigd door een toevallige klap op het hoofd.

Niet verrassend, hij krimpt ineen als hij zich voorstelt dat zijn jonge kleinkinderen van een fiets vallen en hun hoofd stoten.

Dus, Knight vond een betere helm uit - een met effectievere vulling om de effecten van een voltreffer te dempen, maar belangrijker, een innovatieve buitenschaal die roteert om torsiekrachten te absorberen waartegen de huidige helmen niet beschermen.

Zijn ontwerp is flexibel genoeg om bescherming te bieden aan voetbal- en hockeyspelers - die de zwaarste en meest frequente klappen op het hoofd krijgen - evenals politie, soldaten, snowboarders en iedereen die een helm of helm draagt. En ja, fietsers, te.

De meeste mensen denken dat een hersenschudding - een blauwe plek in de hersenen - het gevaarlijkste type trauma is, maar een draaiende beweging is net zo erg, omdat het hersenvezels kan scheuren. Terwijl stevige lijnwachters sterke nekken ontwikkelen die een beperkte hoeveelheid koppel kunnen weerstaan, kinderen en adolescenten, waaronder de meeste voetballers van de middelbare school, doen dat niet.

"Een directe lineaire impact op het hoofd is zeker niet goed, maar daarnaast, er zijn rotatiekrachten die de hersenen verdraaien. Het is net als bij boksen, waar een roundhouse punch binnenkomt, het hoofd draait, en ze zijn uit " zei Knight. "Dat komt omdat de hersenen gewoon niet zijn ontworpen om te draaien; je eindigt met schade aan kritische verbindingsvezels in de hersenen."

BrainGuard

Acht jaar geleden, hij richtte een bedrijf op, BrainGuard, om het nieuwe helmontwerp te ontwikkelen en belangstelling te wekken van grote helmfabrikanten. Tot dusver, hij en zijn vierkoppige team hebben prototype voetbal geproduceerd, hockey, basketbal, fiets, motorfiets, sport utility- en sneeuwsporthelmen.

"Omdat ik neuroloog ben, Ik zou graag iets zien dat de kwaliteit van leven van mensen verbetert door traumatisch hersenletsel en de daaruit voortvloeiende effecten op de hersenen en emotionele en cognitieve en gedragsfuncties te verminderen, " zei Ridder, voormalig hoofd van het Helen Wills Neuroscience Institute van UC Berkeley. "Dat is mijn hoop."

UC Berkeley's hoofd manager voetbaluitrusting, Tim Feest, een jaar geleden voor het eerst op de helm geprobeerd, toen hij assistent-uitrustingsmanager was bij de Oakland Raiders, en hielp vervolgens Knight om het op de hoofden van een paar Cal-spelers te krijgen, wie vond het leuk, zei Feest.

"Ik vind de technologie ongelooflijk fascinerend, " hij zei, eraan toevoegend dat hij de voetbalhelm "absoluut" aan zijn team zou aanbieden zodra deze is gecertificeerd. "Ik heb nog nooit zoiets gezien:een buitenste schil die over de binnenste schil beweegt, vond ik intrigerend. Het was zo inventief, het was logisch hoe het bewoog. Ik dacht dat ze hier misschien wel iets zouden hebben."

Feaster gaf toe dat de helmkeuze van een speler - momenteel kunnen Cal-voetballers uit meer dan 15 stijlen van vier fabrikanten kiezen - vaak meer over esthetiek dan veiligheid gaat. En hersenschudding is de grootste zorg.

"Maar ik ben er helemaal voor om jongens het op zijn minst te laten proberen, als ik erin geloof, " zei hij. "Hoe dan ook, een nieuwe technologie kan de schade op zijn minst beperken, Ik ben er helemaal voor."

TBI, 's werelds belangrijkste doodsoorzaak en invaliditeit

Knight citeert opzienbarende cijfers over de omvang van traumatisch hersenletsel (TBI) in de Verenigde Staten. De Centers for Disease Control and Prevention volgden in 2014 2,9 miljoen Amerikanen die door TBI waren getroffen, voornamelijk door valpartijen en aanrijdingen met motorvoertuigen. Hoewel de meeste verwondingen lichte hersenschuddingen waren, het totaal omvatte 288, 000 ziekenhuisopnames en 57, 000 doden. De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat TBI dit jaar de belangrijkste doods- en invaliditeitsoorzaak ter wereld zal zijn.

Nog, deze cijfers verklaren niet veel sportgerelateerde hersenschuddingen die niet resulteren in een ER-bezoek, maar een speler dwingen de rest van het spel uit te zitten. Het Brain Injury Research Institute schat dat er 135, 000 sportgerelateerde hersenschuddingen bij personen van 5 tot 18 jaar tussen 2001 en 2005. Hoewel hersenschuddingsymptomen - hoofdpijn, misselijkheid, vermoeidheid, verwarring of geheugenproblemen, slaapstoornissen en stemmingswisselingen - verdwijnen meestal, het cumulatieve effect van herhaalde milde hersenschuddingen kan ernstig zijn.

"De meeste mensen denken dat de binnenkant van de schedel een mooie gladde container is, als een eierschaal, het kostbare brein vasthoudend, "zei hij. "Het is niet waar. De binnenkant van de schedel is gevuld met allerlei benige richels die behoorlijk destructief kunnen zijn, vergelijkbaar met als ik je in de arm sla, en je krijgt een blauwe plek. Maar als je de hersenen kneust, het bloed zet een cascade van reacties op gang die hersencellen daadwerkelijk doden."

Als er steeds weer blauwe plekken ontstaan, ook zonder hersenschudding een persoon kan chronische traumatische encefalopathie (CTE) krijgen, een aandoening die het afgelopen decennium tot controverse heeft geleid en het onderwerp was van de film Hersenschudding uit 2015 met Will Smith in de hoofdrol.

Vooral bij voetballijnwachters, CTE heeft geleid tot een epidemie van vroege dementie, stemmingswisselingen en zelfs zelfmoord onder gepensioneerde professionele spelers. In een onderzoek onder 202 voormalige voetballers van wie de hersenen na hun dood werden gedoneerd, 3 van 14, of 21% van degenen die alleen op de middelbare school hadden gespeeld, toonde bewijs van CTE. Van degenen die op de universiteit voetbalden, 48 van 53, of 91%, CTE gehad. Van NFL-spelers (National Football League), 110 van 111 hadden CTE.

"Dat is de grote gorilla in de zaal voor de NFL en de NHL (National Hockey League), ' zei Ridder.

Nog, terwijl kneuzingen en bloedstolsels in de hersenen een groot probleem zijn, even schadelijk zijn de tranen die optreden wanneer hersenvezels worden verwrongen en verdraaid.

"De hersenen werken door één cel die op zijn verbindende vezel door een axon zendt om een ​​andere cel te signaleren, " zei hij. "Als je deze complexe draaiende en roterende krachten krijgt, je krijgt compressie, spanning en scheren, en u kunt uw verbindende vezels zelfs mechanisch beschadigen en scheuren.

De beste helmen van vandaag, inclusief die gebruikt door de NFL, omvatten opvulling die goed werk doet door energie te absorberen van een directe botsing met het hoofd en te voorkomen dat de volledige kracht van de slag de hersenen bereikt. Maar ze houden geen rekening met klappen die het hoofd breken en draaien. De buitenschaal van Knight's voetbalhelm kan ongeveer 2,5 cm draaien ten opzichte van de binnenschaal, die aan het hoofd is vastgebonden; dit absorbeert het gevaarlijke koppel dat blijvende hersenschade kan veroorzaken. Meer bolvormige helmen, zoals die voor fietsen en snowboarders, zou ongeveer anderhalve centimeter kunnen draaien, nog meer rotatie-energie absorberen, hij zei.

Om deze helmrotatie mogelijk te maken, Knight plaatst compacte plastic stutten tussen de binnen- en buitenschaal. Door de stutten kan de buitenschaal verschuiven ten opzichte van de binnenschaal die aan het hoofd is vastgemaakt - in wezen een roterende schokdemper.

Retrofitten van hedendaagse helmen

Knight en BrainGuard CTO Ram Gurumoorthy, die een Berkeley Ph.D. in engineering, zeggen dat hun ontwerp geen extra gewicht of dikte toevoegt aan een voetbalhelm, en dat veel helmmodellen tegenwoordig achteraf kunnen worden gemonteerd door de nieuwe buitenschaal en stutten toe te voegen. Het ontwerp, die ook een aansteker bevat, koolstofvezel gezichtsmasker, kan worden aangepast aan elke sport of recreatie:klimmen, off-road en all-terrain sporten, evenals honkbal, lacrosse, rugby en waterpolo, een van de gevaarlijkste sporten voor hersenschudding. Dezelfde binnenschaal met een verwisselbare buitenschaal werkt ook voor industriële helmen en voor brandweer- en militaire helmen.

"Het mooie van de helm is dat het een modulair platform is, wat betekent dat de ingewanden - de binnenkant die aan het hoofd is bevestigd - hetzelfde blijven of vrij gelijkaardig, en alleen de buitenste schil kan veranderen, afhankelijk van de sport, ' zei Ridder.

De voetbalhelm van BrainGuard is in november geslaagd voor het certificeringsproces van de National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment. wat nu betekent dat Knight's bedrijf het kan aanbieden aan de middelbare school, universiteit en professionele teams zodra een productiesysteem is opgezet. Het zet een kleine productielijn op om ongeveer 1 te produceren. 000 voetbalhelmen - genoeg om het ontwerp te testen met een paar middelbare school- en universiteitsteams - en op zoek naar geld van investeerders om te betalen voor spuitgietmatrijzen en productielijnen voor fietsen, motor- en sneeuwsporthelmen.

"Ik wil benadrukken dat de voetbalhelmen die vandaag op de markt zijn effectief zijn. Wat we proberen te doen is ze effectiever te maken, ' zei Ridder.

In de garage van hun bedrijf op een industrieterrein in Point Richmond, Californië, Knight en Gurumoorthy hebben een ultramoderne helmtestmachine gebouwd om BrainGuard te vergelijken met commerciële helmen. Knight zegt dat het nieuwe ontwerp 25 tot 50 procent beter is dan alle andere op de markt, in termen van het dempen van rotatiekrachten. Hun ontwerp is bijzonder effectief voor frontale treffers die bijdragen aan CTE, die begint in de frontale kwab, zei Ridder.

"Onze helm kan de rotatiekracht tot de helft verminderen, maar je elimineert het niet. Dit is geen wondermiddel; we verminderen de invloed van slagen op het hoofd, " hij zei.

Een effectievere manier om traumatisch hoofdletsel te verminderen, is het verbieden van tackelvoetbal voor kinderen onder de 13 jaar – velen spelen in de Pop Warner Little Scholars Inc.-competities – en het veranderen van de manier waarop oudere spelers hun hoofd gebruiken tijdens het oefenen en spelen. Tenzij contactsporten verboden zijn, wat onwaarschijnlijk is, een betere helm zal in ieder geval het aantal hersenschuddingen verminderen, de schade door herhaalde subhersenschudding en de kans op het ontwikkelen van CTE.

De grootste angst van Knight is dat betere helmen gewelddadiger en gevaarlijker gedrag zouden aanmoedigen.

"Ik ben het meest bezorgd dat als je een helm met een betere krachtvermindering uitbrengt, mensen gaan geen aandacht besteden aan andere dingen die ze zouden moeten doen om de kracht op hun hoofd te verminderen, zoals het verminderen of elimineren van helm-tot-helm contact, " zei hij. "Mijn droom is dat op een dag, mijn 8-jarige kleindochter gaat een fietshelm dragen die goed is ontworpen, dus die ene keer dat ze van haar fiets valt, ze krijgt een dramatische afname van de kans dat ze een ernstig hersenletsel krijgt."