دمية الاختبار في الكرسي تميل إلى الخلف — يرتطم الرأس بالأرض. داخل الرأس، في ثلاثة أطباق بتري، تعيش خلايا عصبية بشرية. إنها تشعر بالضربة تمامًا كما يشعر الدماغ الحقيقي عند السقوط.
التجربة بسيطة: أُسقطت الدمية من وضع الجلوس بزوايا 30 و60 و90 درجة. ستة مستشعرات تسارع — ثلاثة على سطح الرأس وثلاثة داخله بجوار الخلايا — سجلت شدة الاهتزاز. عند السقوط بزاوية قائمة، تعرض الرأس لحمولة زائدة تصل إلى 258g — وكأن وزنًا أثقل من وزنه بـ258 مرة انكبّ عليه للحظة. وتشوه الرأس بمقدار سنتيمتر تقريبًا.
استجابت الخلايا للضربة بالإجهاد. ارتفع مستوى الإجهاد التأكسدي داخلها — وهي حالة تتراكم فيها جزيئات عدوانية داخل الخلية تلحق الضرر بآلياتها. عند الضربة بزاوية 90 درجة، كان الإجهاد ضعف ما لدى الخلايا التي لم تُمس. مات جزء من الخلايا، وكان توزعها في الطبق غير متساوٍ: تركز الضرر في بؤر منفصلة، وكأن الضربة أصابت نقاطًا محددة.
أُعيدت نفس التجربة في نموذج حاسوبي. اتضح أن أكثر ما يؤثر في تسارع الرأس هو صلابة السطح الذي يرتطم به الرأس. الأرضية اللينة — ضربة أقل، والصلبة — ضربة أكبر. هذا يعني أن الأغطية الواقية والممتصات للصدمات يمكن أن تقلل من تلف الخلايا عند السقوط.
هذا النهج — مستشعر خلوي حي داخل دمية اختبار — يربط لأول مرة ميكانيكا الضربة بالاستجابة البيولوجية. في المستقبل، سيساعد هذا في تقييم خطر الارتجاجات بدقة أكبر وتطوير حماية للرياضيين وعمال البناء وكبار السن.
الخلايا العصبية SH-SY5Y المستخدمة في التجربة مصدرها ورم أرومي عصبي بشري، وتُستخدم على نطاق واسع كنموذج للخلايا العصبية في المختبرات.