Вопрос о том, почему у некоторых людей пальцы издают характерный хруст при вытягивании, гораздо сложнее, чем кажется. Ответ на него требует знания анатомии и гидродинамики. В этом году выяснилось, что даже современные методы визуализации внутренней структуры тела не могут дать этому верные объяснения.
«Пространство между концами фаланг заполнено синовиальной жидкостью — густой массой, которую выделяет одна из внутренних оболочек суставной сумки. Когда вы растягиваете сустав, резкое снижение давления внутри суставной сумки приводит к тому, что часть газа, растворенного в этой жидкости, образует пузырьки», — объясняет профессор Абдул Баракат (Abdul Barakat) из лаборатории гидродинамики Политехнической школы в Палезо (Франция), один из авторов работы.
Предыдущие исследования показали, что не всякий сустав может издать такой звук, а те, что хрустят, делают это не чаще чем раз в 20 минут. Ученые давно знают, что хруст пальцев как-то связан с пузырьками газа внутри сустава, но как именно — до сих пор было загадкой. Некоторые специалисты полагали, что звук образуется, когда такие пузырьки лопаются, другие считали, что хруст — результат формирования пузырьков.
В 2015 году загадка, казалось, была разгадана: используя магнитно-резонансную томографию, канадские ученые из Университета Альберты заглянули внутрь хрустящего сустава и убедились в том, что звук возникает не тогда, когда пузырьки газа лопаются, а в момент их появления. Они связали это с резким перепадом давления в суставе, возникающим вследствие очень быстрого формирования газового пузыря.
Идея перепроверить результаты канадцев пришла в голову одному из студентов Бараката и соавтору работы, опубликованной на этой неделе в журнале Scientific Reports. Прямое наблюдение за тем, что происходит в суставе, нельзя использовать как доказательство причинно-следственной связи между событием и звуком из-за низкого временного разрешения магнитно-резонансных томографов. Так решили ученые — и вместо того, чтобы разглядывать снимки суставов, создали математическую модель заполненной жидкостью суставной сумки.
Симулируя вытягивание пальцев и удлинение суставной сумки в этой модели, Баракат и его коллеги получили несколько версий событий, порождавших звуковую волну, по частоте и длине совпадающую с реальным хрустом пальцев. В симуляциях акустические колебания создавались сразу после того, как пузырьки газа лопались — полностью или частично. Последнее уточнение особенно важно, отмечает Баракат, поскольку объясняет и результаты предыдущих экспериментов. Канадские исследователи замечали, что пузырьки газа оставались в суставе после хруста. Для появления звука достаточно, чтобы пузырь потерял от 30 до 40 процентов объема, остальные 60-70 процентов были видны на МРТ, объясняет Баракат.
Впрочем, он признает, что модель, созданная его коллегами, несовершенна: они начинали симуляции с уже имеющимся пузырьком. Вполне возможно, что его формирование также способно породить звуковую волну с нужными характеристиками, отмечает ученый, добавляя, что загадка хрустящих пальцев все еще не разгадана до конца.