شبکه‌های ارتباطی بدن، عملکردشان را نگه داری می‌کنند. برای مثال، بدون فکر کردن، دست خود را فوراً از کنار سطح داغ کنار می‌کشید؛ این کار به فرمان سیستم عصبی شما انجام می‌بشود. این چنین، پمپاژ قلب از طریق سیگنال‌های الکتریکی تنظیم می‌بشود که کشف این فرآیند به اختراع دستگاه ضربان‌ساز مصنوعی قلب منجر شد.

گرانیک و همکارش «سان مین یو»، مهندس بیوپزشکی از دانشگاه ماساچوست امهرست، سیستمی طراحی کرده‌اند تا ربط سلولی در بافت‌های پوششی را بازدید کند. این سیستم شامل یک تراشه متصل به آرایه‌ای (مجموعه‌ای از عناصر شبیه و منظم کنار هم چیده‌شده) متشکل از نزدیک به ۶۰ الکترود است.

تراشه‌ی ابداعی با یک لایه از کراتینوسیت‌های انسانی پرورش‌یافته در آزمایشگاه پوشانده شد. کراتینوسیت‌ها، سلول‌های مهم اپیدرم (لایه بیرونی پوست) می باشند. سپس پژوهشگران با منفعت گیری از لیزر، این لایه را تحریک کردند (یا به‌کلمه «نیش» مصنوعی تشکیل کردند) و با آرایه الکترودی تغییرات الکتریکی بعد از آن را ثبت کردند.

یو می‌گوید: «ما چگونگی هماهنگی عکس العمل‌های سلول‌ها را بازدید و ردیابی کردیم. آن‌ها او گفت‌وگویی پرشور اما آهسته با همدیگر دارند.»

پژوهشگران دریافتند که این ربط به شدت به کانال‌های یونی وابسته است. منافذ کوچکی در غشای سلولی وجود دارند که انتقال یون‌های باردار (عمدتاً کلسیم) را مقدور می‌کنند. به‌اختصاصی، کانال‌های یونی سلول‌های پوششی به محرک‌های مکانیکی همانند سختی یا کشش عکس العمل نشان خواهند داد که با کانال‌های یونی نورون‌ها که به تغییرات ولتاژی یا شیمیایی جواب خواهند داد، مقداری تفاوت دارد.

این چنین، سیگنال‌های اپیتلیال زیاد طویل‌تر از سیگنال‌های عصبی دوام دارند. برخی از این «مکالمات» تا پنج ساعت به طول می‌انجامد. بااین‌حال، دامنه ولتاژ آن‌ها شبیه نورون‌ها بوده و مرحله های ارتباطی شبیهی را طی کرده‌اند. از آنجایی که این اتفاق به‌تازگی کشف شده، تحقیقات بیشتری برای فهمیدن نحوه کارکرد آن و عوامل مؤثر در آن ملزوم است.

تا این مدت دقیقاً اشکار نیست که سلول‌ها از چه مکانیسمی برای ارسال سیگنال منفعت گیری می‌کنند یا این که آیا انواع گوناگون سلول‌های پوششی در انتقال مطلب‌های هشداردهنده، به راه حلهای متفاوت عمل می‌کنند یا خیر. اما آزمایش‌های اولیه نشان خواهند داد که یون‌های کلسیم در این فرآیند نقش دارند.

بااین‌حال، کشف تازه می‌تواند به نوآوری‌هایی در عرصه دستگاه‌های بیوپزشکی منجر بشود، همانند حسگرهای پوشیدنی و پانسمان‌های الکترونیکی که به بهبود زخم‌ها شدت می‌بخشد. یو می‌گوید: «فهمیدن این فریادهای سلولی بین سلول‌های زخمی، دریچه‌هایی را به روی ما می‌گشاید که پیش‌تر از وجود آن‌ها بی‌خبر بودیم.»

تحقیق در ژورنال «مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده آمریکا» انتشار شده است.