当人类头部经历任何类型的运动时——从点头是或否到顶足球或在中颠簸——大脑在头骨内移动，导致组织变形。这种变形是理解创伤性脑损伤的关键，但由于大脑隐藏在头骨内，因此研究具有挑战性。

圣路易斯华盛顿大学麦凯尔维工程学院李·亨特杰出教授兼机械工程与材料科学系系主任 Philip V. Bayly 和 Bayly 实验室机械工程博士生 JordanD.Escarcega领导一个多机构团队使用两种类型的磁共振成像(MRI)来比较人脑如何响应运动而变形。他们的工作发表在《生物机械工程杂志》上。

研究人员测量了大脑的脉冲响应(对撞击的自然反应)及其谐波响应，或对特定频率的头骨振动的响应，类似于在路边的隆隆带上驾驶的体验。

在第一个案例中，人类志愿者的头放在摇篮上，同时接受标记的 MRI 成像。志愿者被要求轻轻地左右旋转头部——就像摇头说“不”——直到摇篮停止运动，从而产生脉冲响应。为了在标记的 MRI 中查看大脑的脉冲响应，将网格线叠加在移动大脑的 MR 图像上，以查看当志愿者的头部停在摇篮上时大脑的变形。

在第二个实验中，将扬声器产生的轻声压施加到志愿者的头部以产生谐波响应。使用 MR 弹性成像(MRE)测量大脑运动，这是一种无创技术，将 MRI 图像与低频振动相结合，创建显示身体组织信息的视觉图。

“在谐波响应中，你会得到一个单一的持续波形，而在脉冲响应中，你会得到一个复杂的行为，其中包括对多个频率的响应加在一起，”第一次来到华盛顿大学的埃斯卡塞加说作为华盛顿大学夏季工程奖学金计划(WUSEF)的一部分，然后返回并获得博士学位。