单个海马神经元的轴突损伤模型可用于研究神经细胞的损伤和再生机制。目前,已有利用该模型研究关于神经再生的分子机制的报道。若要发展新的损伤神经的修复治疗方案,仍需要更全面的研究来揭示神经再生的机制。大量研究揭示了神经再生过程中细胞的生物化学性质的变化,然而在神经科学方面的工作中对于细胞物理学变化的研究相对较少。细胞的结构和机械性质对于神经的生长和再生也具有重要作用,研究神经细胞的力学和电生理学等物理性质的变化机制有助于了解神经的再生功能。本文中利用基于原子力显微镜(AFM)的生物力学检测技术和膜片钳技术分析了轴突损伤对神经细胞的影响。首先,利用光学显微镜和AFM观察了轴突损伤对体外培养的单个海马神经元形态的影响;然后利用AFM分别测定了正常和轴突损伤的神经元的力学变化谱图,并用相应的理论模型分析了细胞的力学参数;最后又利用膜片钳技术分析了轴突损伤对神经元的电压依赖型钙电流的影响。结果显示,与正常的神经元相比,损伤后神经元的胞体变小了,突起明显消失,膜表面的超微结构发生变化,膜的硬度变大了,最大黏滞力变小了,电压依赖型钙电流减小了;并且细胞损伤后,随着时间的推移,细胞的损伤位点有新的轴突生长出来,同时力学和电生理学性质也有恢复到正常水平的趋势。基于以上结果,本研究揭示了对体外培养的单个海马神经元进行机械损伤,会影响神经元的机械力学性质和电生理性质,从而改变神经元的生理状态;而机械力学性质和电生理性质的变化又可以反馈调节神经元信号的传输,促进损伤神经元的再生。