تشبه الخلايا في الأنسجة الحية ألياف النسيج: فهي تصطف في اتجاه واحد. إذا واجهت عوائق في طريقها، مثل عمودين، تضطر الخلايا إلى الالتفاف حولها. في الأماكن التي يتغير فيها الاتجاه فجأة، تظهر نقاط خاصة يسميها العلماء بالعيوب الطوبولوجية (topological defects). إنها مثل الدوامات في تدفق الماء عندما يلتف حول الحجارة.

قام الباحثون بزراعة طبقة من الخلايا العضلية على سطح يحتوي على حفرة دائرية وعمودين. تراوح قطر الأعمدة بين 0.1 و0.4 ملم. اتضح أنه عندما يكون القطر 0.3 أو 0.4 ملم، تتشكل دائمًا عيبان بالضبط في الطبقة. لكل عيب شحنة مقدارها -1/2، مما يعني أن اتجاه الخلايا حوله يلتف بنصف دورة. معًا، يعطي هذان العيبان شحنة إجمالية مقدارها -1، وهو ما يتوافق مع القاعدة الرياضية لمنطقة ذات فتحتين.

لاحظ العلماء أن موقع العيوب يعتمد على حجم الأعمدة. مع الأعمدة الكبيرة (0.4 ملم)، تقع العيوب تقريبًا على الخط المستقيم الذي يربط مراكز الفتحات. مع الأعمدة الأصغر (0.3 ملم)، تزاح نحو المركز وتنحرف. لفهم سبب حدوث ذلك، قاموا ببناء نموذج تتصرف فيه الخلايا مثل البلورة السائلة. أظهرت الحسابات أنه مع الأعمدة الصغيرة، يكون الترتيب الأفقي للعيوب هو الأكثر ملاءمة، ومع المتوسطة يكون مائلًا، ومع الكبيرة يكون عموديًا. تطابقت التوقعات مع التجارب بدقة تصل إلى 60 ميكرومتر، وهو أقل من حجم خلية واحدة.

يساعد هذا الاكتشاف في فهم سلوك الأنسجة حول الأوعية والقنوات والتجويفات الأخرى. بمعرفة حجم العوائق، يمكن التنبؤ بمكان ظهور العيوب، وبالتالي كيف ستنقبض الأنسجة وتتحرك.