دمية اختبار مثبتة على كرسي تميل إلى الخلف — فيصطدم رأسها بالأرض. داخل الرأس، في ثلاثة أطباق بتري، تُزرع خلايا عصبية بشرية. إنها تتعرض لتأثير ميكانيكي مشابه لما يحدث للدماغ الحقيقي عند السقوط.
التجربة بسيطة التصميم: أُسقطت الدمية من وضعية الجلوس بزوايا 30 و60 و90 درجة. ستة مستشعرات تسارع — ثلاثة على سطح الرأس وثلاثة داخله، قرب الخلايا — سجلت قوة الارتجاج. عند السقوط بزاوية قائمة، تعرض الرأس لتسارع يصل إلى 258غ — وهذا يعني أنه للحظة بدا وكأن حملاً أثقل من وزنه بـ258 مرة قد انكب عليه. تشوه الرأس بمقدار سنتيمتر تقريبًا.
استجابت الخلايا للضربة بإجهاد تأكسدي — وهي حالة تتراكم فيها جزيئات عدوانية (أنواع الأكسجين التفاعلية) داخل الخلية، مما يضر بآلياتها الجزيئية. عند الصدمة بزاوية 90 درجة، كان مستوى الإجهاد ضعف مستوى الخلايا الضابطة التي لم تتعرض للصدمة. مات جزء من الخلايا، وكان توزيعها في الطبق غير متساوٍ: تركزت الأضرار في بؤر منفصلة، كما لو أن الضربة أصابت نقاطًا محددة.
أُعيدت نفس التجربة في نموذج حاسوبي. اتضح أن أكثر العوامل تأثيرًا على تسارع الرأس هو صلابة السطح الذي يصطدم به الرأس. الأرضية اللينة تعطي تسارعًا أقل، والصلبة تعطي تسارعًا أكبر. هذا يعني أن الطلاءات الواقية والممتصات للصدمات يمكن أن تقلل من تلف الخلايا عند السقوط.
هذا النهج — مستشعر خلوي حي داخل دمية اختبار — يربط لأول مرة ميكانيكا الصدمة بالاستجابة البيولوجية. في المستقبل، سيساعد هذا في تقييم مخاطر الارتجاج بدقة أكبر وتطوير حماية للرياضيين وعمال البناء وكبار السن.
الخلايا العصبية SH-SY5Y المستخدمة في التجربة تنشأ من ورم أرومي عصبي بشري وتُستخدم على نطاق واسع كنموذج للخلايا العصبية في المختبرات.