“Belangrijk is dat hersenen alleen bruikbaar zijn van een dier dat niet langer dan twee uur daarvoor is overleden”, vertelt Matej Hrapko. Als het hersenmateriaal te veel uitdroogt en versterft, komen de resultaten van de testen niet meer overeen, met de situatie waarin je geïnteresseerd bent, namelijk hoe hersenweefsel van een levend persoon kan beschadigen bij een botsing, een noodstop of een ander ongeluk waarbij grote krachten op het hoofd werken. Daar is het allemaal om te doen: de kwetsbaarheid van dat weke, belangrijke orgaan meten en op basis daarvan voorspellen hoe het hersenweefsel kan beschadigen van bijvoorbeeld iemand die met vijftig kilometer per uur tegen een voorligger botst.

Hrapko werkte bij de vakgroep Mechanics of Materials van de faculteit Werktuigbouwkunde in samenwerking met de vakgroep Polymeertechnologie. Zijn promotor is prof.dr.ir. Jac Wismans. Het onderzoek vormt een klein onderdeel van het Europese onderzoeksprogramma Advanced Protection Systems (APROSYS). Doel van dit programma is de veiligheid van Europese weggebruikers te verbeteren. Het bestuderen en modelleren van het mechanische gedrag van hersenen is onder meer nodig om samen met drempelwaarden van krachten, voorspellingen te kunnen doen van fataal hersenletsel.

Volgens de WHO verongelukken jaarlijks iets meer dan een miljoen mensen in het verkeer. Zeker vijftig miljoen mensen raken gewond. Een derde houdt daar traumatisch hersenletsel aan over. Hersenletsel is tevens een van de belangrijkste doodsoorzaken bij verkeersongelukken. Vandaar ook de interesse van APROSYS in de fysieke kreukbaarheid van hersenen. “Het hoofd is bij botsingen het meest kwetsbare deel van het menselijke lichaam en het loopt daarbij vaak levensbedreigend letsel op”, verklaart Hrapko.

Temperatuur
Al in de jaren zestig van de vorige eeuw is er onderzoek gedaan naar de me-chanische eigenschappen van hersenen, maar de resultaten van die onderzoeken liggen vaak erg ver uit elkaar. Hrapko heeft naar enkele mogelijke oorzaken van die verschillen gekeken, bijvoorbeeld naar de temperatuur van de hersenen. “Als het materiaal onder de lichaamstemperatuur getest wordt, is het veel stijver en krijg je dus afwijkende resultaten”, vertelt Hrapko. “Een andere factor is dat er al druk op het teststukje moet worden uitgeoefend om het klaar te maken voor de test. Hersenweefsel is zo teer dat dit al invloed heeft. De factoren die ik heb bekeken kunnen echter maar een gedeelte en niet het gehele verschil tussen de historische onderzoeken verklaren”, vertelt hij.

Hrapko heeft talloze twee millimeter dunne plakjes varkenshersenen aan mechanische proeven onderworpen. Hij heeft onder meer gekeken naar het effect van testomstandigheden. “Als je een stukje hersenweefsel vastzet in het testapparaat heeft het de neiging aan de bovenplaat te blijven plakken en dat beinvloedt het resultaat. Het is een onsmakelijk verhaal maar hersenweefsel is plakkerig en geleiachtig. Je kunt hersenen bijvoorbeeld niet zo maar van een tafel oppakken. Je kunt het alleen voorzichtig van een tafel afschuiven en dan opvangen”, legt Hrapko uit.

3D-modellen
Verder heeft hij verschillende virtuele 3D- modellen van hoofden vergeleken. Hrapko: “Zo’n model bestaat uit een schedel en de hersenen zelf en in het verleden is er een model gebruikt waarin er geen frictie mogelijk is tussen de schedel en de hersenen. In werkelijkheid worden de hersenen omgeven door twee hersenvliezen met hersenvocht ertussen en liggen ze in hersenvocht. Een model van het hoofd zou dus ook rekening moeten houden met deze tussenliggende ruimte, die als een soort opvangkussen werkt. Iets anders waar je in je model bijvoorbeeld rekening mee kunt houden, zijn mechanische verschillen tussen de grijze ‘denk’ cellen, meer aan de buitenkant, en de witte cellen, meer in het midden, die bedoeld zijn voor communicatie tussen de hersengebieden.”

“Neveneffect van mijn onderzoek was dat ik me meer ben gaan verdiepen in de werking van de hersenen,” vertelt Hrapko. “Bijvoorbeeld dat er zoveel hersencellen afsterven als je bier drinkt en dat de hersenen van mannen en vrouwen structureel verschillen. En zo heel af en toe bedenk ik me: ‘Wat ik nu doe, dat speelt zich in dit of dat gedeelte van de hersenen af’. Maar dat is echt heel af en toe. Ik zou een nerd zijn als ik altijd zo zou denken.”/.