作为一名神经学家，罗伯特·奈特(Robert Knight)目睹了大脑在颅骨内剧烈碰撞的后果。他也意识到了这种悲剧的后果。
加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)心理学和神经科学教授、从事学术研究和医学研究的40年里，他认识一些学生和朋友，他们的生活和事业都因为自行车和汽车碰撞造成的头部损伤而脱轨。他手里拿着被意外重击头部而损坏的大脑。
毫不奇怪，当他想象他的年轻孙子们从自行车上摔下来，撞到他们的脑袋时，他会退缩。
因此，奈特发明了一种更好的头盔，这种头盔有更有效的填充物来减弱直接撞击的效果，但更重要的是，它有一个创新的外壳，可以旋转来吸收扭曲的力量，这是今天的头盔无法保护的。
他的设计足够灵活，可以为足球和曲棍球运动员——他们的头部受到最严重和最频繁的打击——以及警察、士兵、滑雪板运动员和任何戴头盔或安全帽的人提供保护。是的，还有骑自行车的人。
大多数人认为脑震荡——大脑的瘀伤——是最危险的一种创伤，但是扭转运动也一样糟糕，因为它会撕裂大脑纤维。虽然强壮的巡边员能发展出能承受有限扭矩的强壮脖子，但儿童和青少年——包括大多数高中橄榄球运动员——却不能。
“对头部的直接线性冲击当然不好，但除此之外，还有旋转的力量扭曲大脑。这就像在拳击比赛中，一拳打过来，头一转，他们就出局了。”奈特说。“这是因为大脑天生就不适合旋转;你最终会损伤大脑中重要的连接纤维。”
BrainGuard
八年前，他创办了一家名为BrainGuard的公司，开发新的头盔设计，吸引了主要头盔制造商的兴趣。到目前为止，他和他的四人团队已经制造出了足球、曲棍球、棒球、自行车、摩托车、运动器材和雪上运动头盔的原型。
除了足球，BrainGuard’s系列还包括用于棒球、自行车和曲棍球的改良头盔。该公司正在开发所有运动以及军事、消防和建筑的原型。所有这些都包含一个旋转减震器，以减少从扭矩到头部的损害。(照片由罗伯特·奈特提供)
”,因为我是一个神经学家,我希望看到一种东西提高了人们的生活质量,减少创伤性脑损伤及其合成影响大脑和情感,认知和行为功能,”奈特说,海伦遗嘱前加州大学伯克利分校的神经科学研究所。“那是我的希望。”
加州大学伯克利分校的首席足球装备经理蒂姆·费斯特(Tim Feaster)说，一年前他第一次戴上这款头盔，当时他是奥克兰突击者队(Oakland Raiders)的助理装备经理，后来他帮助奈特把它戴到几位喜欢它的加州球员头上。
“我认为这项技术非常迷人，”他说，并补充说，一旦获得认证，他“绝对”会把这款足球头盔提供给他的团队。“我从来没有见过这样的东西:一个移动到内壳上的外壳对我来说很有趣。它是如此的有创意，它的移动方式是有意义的。我想他们可能真的有什么东西在这里。”
菲斯特承认，球员对头盔的选择——目前加州橄榄球运动员可以从四家制造商那里选择超过15种风格的头盔——更多的是考虑美观而非安全。脑震荡是主要的问题。
“但如果我相信，我完全赞成让男人至少尝试一下，”他说。“只要一项新技术能够至少限制损害，我都支持。”
TBI是世界上导致死亡和残疾的主要原因
奈特引用了有关美国创伤性脑损伤(TBI)程度的惊人数据。美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention，简称cdc)在2014年追踪了290万受创伤性脑损伤影响的美国人，其中主要是由于跌倒和车祸。虽然大多数受伤都是轻微的脑震荡，但总共有28.8万人住院治疗，5.7万人死亡。世界卫生组织估计，脑外伤将成为今年世界上导致死亡和残疾的主要原因。
罗伯特·奈特(Robert Knight)通常研究记忆等基本脑功能，治疗阿尔茨海默氏症(alzheimer)患者和帕金森氏症(Parkinson’s)患者。(加州大学伯克利分校照片)
然而，这些数据并不能解释许多与运动相关的脑震荡，这些脑震荡并不会导致急诊，但却会迫使运动员坐着休息。据脑损伤研究所估计，2001年至2005年间，5至18岁的人群中有135,000例与运动相关的脑震荡。虽然脑震荡症状——头痛、恶心、疲劳、思维混乱或记忆问题、睡眠障碍和情绪变化——通常会消失，但反复出现的轻微脑震荡累积效应可能会很严重。
他说:“大多数人认为，头骨内部是一个光滑的容器，就像一个蛋壳，里面装着珍贵的大脑。”“It’s不是真实的。头骨内部充满了各种各样的骨脊，这是非常具有破坏性的，就像如果我打你的手臂，你会有瘀伤。但如果你碰伤了大脑，血液会引发一系列反应，杀死脑细胞。”
当瘀伤一次又一次地发生时，即使没有脑震荡，一个人也可能会患上慢性创伤性脑病(CTE)，这种情况在过去十年里引发了争议，也是威尔·史密斯(Will Smith) 2015年主演的电影《脑震荡》(concussion)的主题。
特别是在足球边裁中，CTE已经导致了早期痴呆、情绪改变甚至是退休职业球员自杀的流行。在一项对202名在死后捐献大脑的前足球运动员的研究中，14人中有3人，也就是那些只在高中打过球的人的21%，显示出CTE的证据。在那些在大学踢足球的人中，53人中有48人患有CTE，即91%。在美国国家橄榄球联盟(NFL)球员中，111人中有110人患有CTE。
奈特说:“这是美国国家橄榄球联盟(NFL)和美国国家冰球联盟(NHL)的一大看点。”
脑外伤后死于脑出血的人的大脑。(照片由罗伯特·奈特提供)
然而，虽然脑部的挫伤和血凝块是一个大问题，但同样具有破坏性的是当大脑纤维被扭曲和扭曲时所产生的眼泪。
他说:“大脑是由一个细胞通过轴突传递连接纤维给另一个细胞的。”“当你受到这些复杂的扭转和旋转力时，你就会受到压缩、拉伸和剪切，实际上你会在机械上损伤和撕裂你的连接纤维。
如今最好的头盔，包括美国国家橄榄球联盟(NFL)使用的头盔，都包括衬垫，它能很好地吸收直接头部碰撞产生的能量，防止撞击的全部力量到达大脑。但它们不包括突然折断和旋转头部的撞击。骑士足球头盔的外壳可以相对于内外壳旋转一英寸左右，内外壳固定在头部;这吸收了可能导致永久性脑损伤的危险扭矩。他说，更多的球形头盔，比如自行车和滑雪板，可以旋转约一英寸半，吸收更多的旋转能量。
为了让头盔能够旋转，骑士在头盔的内壳和外壳之间放置了紧凑的塑料支柱。支柱允许外壳相对于绑在头部的内壳滑动——本质上是一个旋转减震器。
改造今天的头盔
Knight和拥有伯克利工程学博士学位的BrainGuard CTO Ram Gurumoorthy表示，他们的设计并没有增加橄榄球头盔的重量或厚度，如今的许多头盔模型都可以通过增加新的外壳和支柱进行改进。该设计还包括一个更轻的碳纤维面罩，可以适用于任何运动或娱乐:攀岩、越野和全地形运动，以及棒球、长曲棍球、橄榄球和水球等最容易造成脑震荡的运动。相同的内壳与一个可互换的外壳也适用于工业头盔和消防队员和军用头盔。
奈特和他的BrainGuard团队建造了一个最先进的测试机器，来测试他们的新头盔设计如何承受直接和侧面的打击。(加州大学伯克利分校照片)
奈特说:“头盔的美妙之处在于它是一个模块化的平台，这意味着它的内部结构——也就是与头部相连的内部结构——保持不变或非常相似，而外壳可以根据运动的不同而改变。”
去年11月，BrainGuard公司生产的足球头盔通过了美国国家运动装备标准认证委员会(National Operating Committee on Standards for Athletic Equipment certification process)的认证，这意味着奈特公司一旦建立起生产系统，就可以向高中、大学和职业球队提供这种头盔。该公司正在建立一条小型生产线，以生产约1000个足球头盔——足以让几支高中和大学球队测试其设计——并在寻找投资者的资金，以支付注塑模具和自行车、摩托车和雪地运动头盔的生产线。
“我想强调的是，今天市场上的足球头盔是有效的。我们所做的是让他们更有效率。”奈特说。
头盔的一项标准测试是让重物直接落在头盔上，看它如何吸收直接撞击的力量。(加州大学伯克利分校照片)
Knight和Gurumoorthy在他们公司位于加州里士满角(Point Richmond, California)一个工业园区的车库中，建造了一台最先进的头盔测试机，将BrainGuard头盔与商用头盔进行对比。耐特说，在阻尼旋转力方面，新设计比市场上任何一款都好25%到50%。他们的设计对于有助于CTE的额叶撞击特别有效，CTE从额叶开始，Knight说。
“我们的头盔可以减少一半的旋转力，但你无法消除它。这不是万灵药;我们正在减少殴打头部的影响，”他说。
减少头部外伤的更有效的方法是禁止13岁以下的儿童玩橄榄球——许多人在流行华纳小学者公司的联盟中踢球——并改变年长球员在训练和比赛中使用头部的方式。除非禁止接触性运动(这是不太可能的)，一个更好的头盔至少会减少脑震荡的次数，减少反复脑震荡的损伤和发展CTE的机会。
奈特最担心的是，更好的头盔会鼓励更多暴力和危险的行为。
他说:“我最担心的是，如果你推出了一种更好的减少力的头盔，人们将不会注意到他们应该做的其他事情来减少对他们头部的力，比如减少或消除头盔与头盔的接触。”“我的梦想是，有一天，我8岁的孙女会戴上设计良好的自行车头盔，所以一旦她从自行车上摔下来，她受到严重脑损伤的几率就会大大降低。”
相关信息
- 奈特神经科学实验室网站
- BrainGuard
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