بررسی آسیب سلول عصبی در پاسخ به نیروی کششی

با توجه به اهمیت مغز و سلول‌های عصبی و بیماری‌ها و آسیب‌های مربوط به این سلول‌ها، تحقیقات بسیار گسترده‌ای در این حوزه انجام می‌شود؛ اما به‌دلیل تخصصی بودن رفتار این سلول‌ها، هر تحقیقی تنها یک جنبه(الکتروفیزیولوژیکی، شیمیایی و مکانیکی) از این سلول را بررسی کرده ‌است. تحقیقی که بتواند تأثیر این عوامل را بر هم و به‌طور جامع بر رفتار سلول عصبی نشان دهد، انجام نشده است.  از آنجا که ارتباط روابط مکانیکی و الکتریکی سلول عصبی، نقش تعیین کننده‌ای در بسیاری از بیماری‌ها، آسیب‌ها(مانندضربات ‌مغزی) و درمان‌ها (مانند تحریک با امواج فراصوت) دارد؛ از این‌رو نیاز به مدل‌سازی اثر نیروی مکانیکی بر عملکرد الکتروفیزولوژیک سلول عصبی حس می‌شود. این تحقیق، یکی از اولین گام‌ها برای دست‌یابی به این هدف است که با در‌نظر گرفتن ویژگی حساسیت مکانیکی کانال‌های یونی، تأثیر نیروی مکانیکی را بر موج پتانسیل عمل به‌دست آوریم. در این مدل، خواص مکانیکی و الکتروفیزیولوژی نورون و بر‌هم‌کنش آنها بر یکدیگر در‌نظر‌گرفته شده است. مدل جامعی بر‌اساس میراگر کسری، برای مدل‌سازی مکانیکی و معادلات هاجکین هاکسلی، برای مدل الکتروفیزیولوژی سلول ارائه شده است. از آزمایشات موجود نیز برای ارتباط این دو مدل استفاده شده است؛در واقع با اعمال تنش، رفتار الکتروفیزیولوژیکی سلول(پتانسیل غشا و جریان کانال­های یونی) را بررسی می‌کنیم. کرنش به‌دست‌آمده از مدل میراگر کسری، بر فعال‌سازی و غیر‌فعال‌سازی کانال‌های یونی و در‌نتیجه معادلات هاجکین هاگسلی اثر می‌گذارد. نتایج، نقص عملکردی سلول عصبی را در زمان آسیب نشان می‌دهد، که باعث کاهش اندازة موج پتانسیل عمل می‌شود. این کاهش می‌تواند بسته به میزان آسیب(کرنش پلاستیک) سلول، بازگشت‌پذیر یا بازگشت‌ناپذیر باشد.