Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains

© 2020 Elsevier. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Detalles Bibliográficos
Autores: Sáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417, Duñó Nosas, Carles, Sun, L. Y., Antonovaite, Nelda, Malve, M., Tost Pardell, Daniela|||0000-0001-9619-605X, Goriely, Alain
Tipo de recurso: artículo
Fecha de publicación:2020
País:España
Institución:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Repositorio:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:upcommons.upc.edu:2117/340346
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/2117/340346
https://dx.doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105914
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Numerical analysis
Strength of materials
Brain shape
Animal-scale laws
Brain mechanics
Finite element method
Anàlisi numèrica
Resistència de materials
Classificació AMS::65 Numerical analysis::65K Mathematical programming, optimization and variational techniques
Classificació AMS::74 Mechanics of deformable solids::74S Numerical methods
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes numèrics
id ES_5e01b86cea289642baef63e46e52dfd1
oai_identifier_str oai:upcommons.upc.edu:2117/340346
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
spelling Topological features dictate the mechanics of the mammalian brainsSáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417Duñó Nosas, CarlesSun, L. Y.Antonovaite, NeldaMalve, M.Tost Pardell, Daniela|||0000-0001-9619-605XGoriely, AlainNumerical analysisStrength of materialsBrain shapeAnimal-scale lawsBrain mechanicsFinite element methodAnàlisi numèricaResistència de materialsClassificació AMS::65 Numerical analysis::65K Mathematical programming, optimization and variational techniquesClassificació AMS::74 Mechanics of deformable solids::74S Numerical methodsÀrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèricaÀrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes numèrics© 2020 Elsevier. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Understanding brain mechanics is crucial in the study of pathologies involving brain deformations such as tumor, strokes, or in traumatic brain injury. Apart from the intrinsic mechanical properties of the brain tissue, the topology and geometry of the mammalian brains are particularly important for its mechanical response. We use computational methods in combination with geometric models to understand the role of these features. We find that the geometric quantifiers such as the gyrification index play a fundamental role in the overall mechanical response of the brain. We further demonstrate that topological diversity in brain models is more important than differences in mechanical properties: Topological differences modify not only the stresses and strains in the brain but also its spatial distribution. Therefore, computational brain models should always include detailed geometric information to generate accurate mechanical predictions. These results suggest that mammalian brain gyrification acts as a damping system to reduce mechanical damage in large-mass brain mammals. Our results are relevant in several areas of science and engineering related to brain mechanics, including the study of tumor growth, the understanding of brain folding, and the analysis of traumatic brain injuries.Peer Reviewed20202020-12-0120212021-02-23journal articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501AMhttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aainfo:eu-repo/semantics/articleapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/2117/340346https://dx.doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105914reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPCinstname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)Inglésengopen accesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessoai:upcommons.upc.edu:2117/3403462026-05-27T15:37:01Z
dc.title.none.fl_str_mv Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
title Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
spellingShingle Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
Sáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417
Numerical analysis
Strength of materials
Brain shape
Animal-scale laws
Brain mechanics
Finite element method
Anàlisi numèrica
Resistència de materials
Classificació AMS::65 Numerical analysis::65K Mathematical programming, optimization and variational techniques
Classificació AMS::74 Mechanics of deformable solids::74S Numerical methods
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes numèrics
title_short Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
title_full Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
title_fullStr Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
title_full_unstemmed Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
title_sort Topological features dictate the mechanics of the mammalian brains
dc.creator.none.fl_str_mv Sáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417
Duñó Nosas, Carles
Sun, L. Y.
Antonovaite, Nelda
Malve, M.
Tost Pardell, Daniela|||0000-0001-9619-605X
Goriely, Alain
author Sáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417
author_facet Sáez Viñas, Pablo|||0000-0002-9253-0417
Duñó Nosas, Carles
Sun, L. Y.
Antonovaite, Nelda
Malve, M.
Tost Pardell, Daniela|||0000-0001-9619-605X
Goriely, Alain
author_role author
author2 Duñó Nosas, Carles
Sun, L. Y.
Antonovaite, Nelda
Malve, M.
Tost Pardell, Daniela|||0000-0001-9619-605X
Goriely, Alain
author2_role author
author
author
author
author
author
dc.subject.none.fl_str_mv Numerical analysis
Strength of materials
Brain shape
Animal-scale laws
Brain mechanics
Finite element method
Anàlisi numèrica
Resistència de materials
Classificació AMS::65 Numerical analysis::65K Mathematical programming, optimization and variational techniques
Classificació AMS::74 Mechanics of deformable solids::74S Numerical methods
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes numèrics
topic Numerical analysis
Strength of materials
Brain shape
Animal-scale laws
Brain mechanics
Finite element method
Anàlisi numèrica
Resistència de materials
Classificació AMS::65 Numerical analysis::65K Mathematical programming, optimization and variational techniques
Classificació AMS::74 Mechanics of deformable solids::74S Numerical methods
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica
Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística::Anàlisi numèrica::Mètodes numèrics
description © 2020 Elsevier. This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020
2020-12-01
2021
2021-02-23
dc.type.none.fl_str_mv journal article
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
AM
http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
format article
dc.identifier.none.fl_str_mv https://hdl.handle.net/2117/340346
https://dx.doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105914
url https://hdl.handle.net/2117/340346
https://dx.doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105914
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
eng
language_invalid_str_mv Inglés
language eng
dc.rights.none.fl_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.openaire.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv open access
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
instname:Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
instname_str Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
reponame_str UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
collection UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869409082093338624
score 15,300724

Similares en LA Referencia