Стойки амортизаторы: Официальный сайт KYB — амортизаторы, пружины, защитные комплекты, верхние опоры

Мы разрабатываем и производим различные решения для амортизации и управления движением для коммерческих и промышленных производителей оригинального оборудования в различных отраслях, в том числе:

• Спортивно-игровое оборудование
• Транспортное оборудование
• Медицинское оборудование
• Промышленное оборудование
• Грузовые автомобили и прицепы
• Квадроцикл / UTV
• Электромобили для микрорайонов
• Коммерческое оборудование для газонов и сада
• Коммунальная техника
• Амортизаторы сиденья
• И многое другое!

Опираясь на многолетний опыт в области управления подвеской и движением, мы можем разработать и изготовить индивидуальное решение практически для любого приложения.

Приложение: Амортизаторы для монорельса / движения людей
Задача: Разработать демпферы для управления раскачиванием и раскачиванием автомобилей на монорельсовых дорогах и людей для передвижения, которые работают во всех типах погодных условий по всему миру.
Решение: Индивидуальные амортизаторы с уникальными клапанами и конфигурациями крепления были спроектированы для обеспечения желаемого управления движением автомобилей, при этом они могут работать в различных погодных условиях.
Продукт: Индивидуальные амортизаторы

Применение: Аттракционы тематического парка
Задача: Определите демпфер для управления движением аттракционов в тематическом парке, который обеспечит желаемый опыт посетителям парка, но при этом будет пригоден для обслуживания.
Решение: Уникальные амортизаторы были сконструированы с использованием стандартных деталей с индивидуальными вариантами монтажа, что делало их перестраиваемыми для регулярного обслуживания и сводило затраты на исследования и разработки к минимуму.
Продукт: Амортизаторы, пригодные для полу-нестандартного обслуживания

Приложение: Мобильные кресла
Задача: Разработать эстетически приятный амортизатор, который будет интегрирован с существующей конструкцией кресла, обеспечивая при этом лучшую езду и оптимизируя безопасность пользователей.
Решение: Тесно сотрудничал с инженерами OEM над разработкой небольшого нестандартного амортизатора, отвечающего критериям конструкции и производительности.
Продукт: Индивидуальные амортизаторы со спиральной обмоткой

Приложение: Оборудование игровых площадок
Задача: Создайте демпфер для управления скоростью вращения игрового оборудования.
Решение: Использование стандартного амортизатора с уникальной системой клапанов, которая обеспечивает свободное движение на низких оборотах, одновременно регулируя высокоскоростное вращение.
Продукт: Custom Speed ​​Damper System

У вас есть собственный проект, в котором можно использовать управление движением?

Напишите нам

В чем разница между однотрубными и двухтрубными амортизаторами? — Вот поясняющая инфографика.

Смотреть инфографику

Хотите интегрировать амортизатор или амортизатор в свою конструкцию? См. Наши ресурсы для получения дополнительной информации и инструментов.

Амортизаторы, стойки и стабилизаторы рулевого управления

Амортизаторы Rancho® RS5000 ™ с 1985 года пользуются популярностью во всем мире.Эти культовые амортизаторы были первыми, в которых использовалась клапанная система для конкретного применения, и они адаптированы к каждой уникальной модели автомобиля.

АМОРТИЗАТОРЫ

СТРУТЫ

СТАБИЛИЗАТОРЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Ядром этого нового инновационного амортизатора от Rancho® является уникальная запатентованная система клапанов отскока и усовершенствованная фаза сжатия амортизатора.Этот запатентованный процесс, разработанный инженерами Rancho, повысит общую управляемость и характеристики вашего автомобиля на дороге и бездорожье.

АМОРТИЗАТОРЫ

СТРУТЫ

Однотрубные амортизаторы Rancho® RS7MT ™, предназначенные для точного управления на дорогах и бездорожье, очень эффективны в отводе тепла, что делает их идеальными для экстремального использования на бездорожье, а также для колес и шин большего размера.Амортизаторы RS7MT ™ оснащены упрочненным штоком поршня, устойчивым к истиранию и коррозии, а также внутренним амортизатором отскока, обеспечивающим плавность хода по любой местности.

АМОРТИЗАТОРЫ

9-позиционные регулируемые амортизаторы Rancho® RS9000 ™ XL обеспечивают девять эксклюзивных уровней характеристик для стандартных или поднятых внедорожных грузовиков, внедорожников и джипов.

АМОРТИЗАТОРЫ

СТРУТЫ

Амортизаторы | SHOWA CORPORATION

Функции и роли

Амортизатор устанавливается между кузовом автомобиля и шиной вместе с пружиной. Эластичность пружины амортизирует удары дорожного покрытия, однако она заставляет автомобиль вибрировать из-за своих характеристик упругости.Деталь, служащая для гашения ударов, называется «амортизатором», а сила вязкого сопротивления называется «демпфирующей силой».
Амортизаторы — это критически важный продукт, который определяет характер автомобиля не только за счет улучшения качества езды, но и за счет управления положением и устойчивостью автомобиля.

Типы амортизаторов

Как работает амортизатор для грузовиков и внедорожников

Кевин Клеменс

Уход за амортизаторами легких грузовиков и внедорожников аналогичен обслуживанию легковых автомобилей, но в этих тяжелых условиях нагрузки и силы намного выше, а оборудование значительно отличается.

В качестве напоминания перед тем, как вернуться к теме грузовиков и внедорожников, давайте рассмотрим, как работают амортизаторы.

J.D. Power & Associates сообщает, что к 2025 году более одной трети легковых автомобилей будут оснащены альтернативными силовыми агрегатами и будут работать на альтернативных видах топлива. Около 17,5 процентов транспортных средств будут газовыми / электрическими гибридами и подключаемыми к электросети гибридами. Подключаемые электрические гибриды будут составлять около пяти процентов.

Если вы хоть раз махали рукой взад-вперед по воде, то, в принципе, знаете, как работает амортизатор.Сопротивление движению, которое вы чувствуете рукой, изменяется со скоростью — чем быстрее вы двигаете рукой, тем больше энергии требуется, чтобы противостоять сопротивлению воды.

Амортизатор работает примерно так же. Внутри амортизатора находится поршень, который движется внутри трубки, заполненной маслом. Когда поршень движется, масло проталкивается через крошечные отверстия и клапаны внутри поршня, точно контролируя величину сопротивления движению. Это сопротивление движению преобразует энергию в тепло.(Да, амортизатор, который делал свое дело на неровной дороге, нагревается!)

Несмотря на то, что на протяжении истории автомобилестроения существовало множество различных конструкций амортизаторов, сегодня доступны четыре основных типа:

• Двухтрубный
• Однотрубный
• Газонаполненная монотрубка
• Внешний резервуар

Иногда эти типы амортизаторов встраиваются в подвеску стокового типа, в которой амортизатор используется как часть опоры пружины, но основные принципы по-прежнему применяются.

Оси грузовых автомобилей
Амортизаторы в основном используются для «гашения» отскакивающего движения кузова транспортного средства после столкновения с неровностями. Контролируя движения тела, шины автомобиля остаются в контакте с землей, что улучшает управляемость и управляемость.

Сегодня подавляющее большинство легковых автомобилей имеют переднюю и заднюю независимую подвеску. Наряду с легкими колесами из алюминиевого сплава и стандартными шинами, неподрессоренная масса — масса, не поддерживаемая пружинами подвески — довольно мала, и ее легко контролировать.

Сравните это с ведущими мостами полноприводных пикапов и некоторых полноразмерных фургонов. Помимо значительного веса каждой оси, большие колеса и шины увеличивают неподрессоренную массу. Когда эта массивная ось-колесо сталкивается с ухабом или выбоиной, часть работы амортизатора заключается в том, чтобы помочь контролировать движения оси после столкновения с препятствием.

Амортизатор для этой задачи требует другой степени демпфирования при сжатии (толчке) и растяжении (отскоке), чем амортизатор, разработанный для легкого спортивного автомобиля с независимой системой подвески.

Выработка тепла
Поскольку ожидается, что полноприводный пикап или внедорожник будет преодолевать большие расстояния по неровным дорогам, сам корпус амортизатора должен быть больше, чтобы помочь рассеивать значительное количество тепла, выделяемого за счет демпфирования оси и движений кузова. . По этой причине амортизаторы для легких грузовиков обычно больше, чем амортизаторы, используемые в основном на легковых автомобилях.

Однотрубные амортизаторы, работающие под давлением газа, препятствуют вспениванию масла внутри корпуса амортизатора и поэтому эффективны при использовании на пикапах и других транспортных средствах, предназначенных для высокоскоростного движения по неровным дорогам.

Например, в соревнованиях по бездорожью использование внешних масляных резервуаров для амортизаторов на грузовиках и внедорожниках не только обеспечивает больше места для расширения горячего масла, но и обеспечивает большее охлаждение масла внутри амортизатора для поддержания более стабильное демпфирование при движении по пустыне.

Дорожный просвет и комплекты подъемника
Чтобы облегчить передвижение по неровным дорогам, грузовики имеют больший дорожный просвет, чем стандартные автомобили.Этот дополнительный дорожный просвет может также привести к более длительному «ходу» подвески — движению вверх и вниз.

Для длинноходной подвески требуются очень длинные амортизаторы, чтобы амортизаторы сами по себе не ограничивали ход осей. Если это произойдет, амортизаторы будут повреждены либо из-за слишком сильного сжатия и пробивания точек крепления, либо из-за слишком большого выхода и повреждения их внутренних клапанов, либо из-за разрыва их монтажных колец.

В то время как стандартные амортизаторы на серийных автомобилях редко сталкиваются с этими проблемами, популярное использование «подъемных комплектов» для увеличения дорожного просвета может привести к проблемам с амортизаторами, если не принимать во внимание полную длину амортизатора.

Аналогичным образом, популярное опускание легких грузовиков может привести к снижению ударной нагрузки при сжатии при ударе о неровность, повреждении опор амортизатора и амортизатора. При подъеме или опускании автомобиля важно убедиться, что соответствующие амортизаторы соответствующей длины входят в комплект поставки.

Внедорожники
Хотя роль амортизатора в легковом автомобиле и пикапе очевидна, различий для внедорожников может не быть.

Многие внедорожники теперь имеют независимую переднюю подвеску, а некоторые — полностью независимую переднюю и заднюю подвески. Популярны легкие диски из алюминиевого сплава, и некоторые ориентированные на дорогу внедорожники также имеют легкие дорожные шины.

В то время как некоторые более традиционные внедорожники похожи на грузовики и требуют усиленных амортизаторов и деталей подвески, другие настолько похожи на автомобили, что могут обойтись автомобильными подвесками и амортизаторами.

Хотя у большегрузных транспортных средств нет проблем с перевозкой одного или двух пассажиров без груза, легкий внедорожник может испытывать максимальную нагрузку при перевозке полной загрузки пассажиров и оборудования или буксировке тяжелого прицепа.

Транспортные средства, предназначенные для использования в легких условиях, нельзя модифицировать и использовать для перевозки тяжелых грузов или движения в экстремальных условиях бездорожья. С другой стороны, тяжелые внедорожники на базе грузовиков хорошо реагируют на модификации оригинального оборудования и послепродажного обслуживания, которые помогают им легче перевозить тяжелые грузы.

Пневматические рессоры
Пневматические рессоры не являются частью обсуждения амортизаторов, но являются популярным вариантом для транспортных средств, которые перевозят тяжелые грузы или буксируют тяжелые прицепы.

Пневматические рессоры — это прорезиненные подушки безопасности или «вспомогательные пружины», которые обычно устанавливаются рядом с амортизатором на ведущую заднюю ось легкого грузовика или внедорожника. В спущенном состоянии он не влияет на ходовые качества и управляемость автомобиля.

Когда в автомобиль помещается тяжелый груз или тяжелый прицеп толкает заднюю часть автомобиля вниз, к пневматическим рессорам через клапан может добавляться воздух, чтобы компенсировать сдвиги в задней дорожной высоте, переводя амортизатор в его нормальный рабочий диапазон. для предотвращения дна.Автомобиль также будет более устойчивым, если его задняя часть будет иметь надлежащий клиренс.

Множество производителей изготавливают дополнительные пневморессоры, а некоторые производители транспортных средств даже имеют задние пневморессоры в качестве стандартного оборудования для своих тяжелых внедорожников.

Какие амортизаторы покупать
Очевидно, что при таком широком ассортименте пикапов, легких и тяжелых внедорожников и даже полноразмерных фургонов не существует единого «правильного» амортизатора для каждого типа транспортного средства. Следующий список может помочь.

Аксональная актин-спектриновая решетка действует как амортизатор с демпфированием напряжения

Существенных изменений:

Мы хотели бы начать с благодарности рецензентов, редактора-рецензента и главного редактора за сводный отчет, который помог нам существенно улучшить рукопись. Теперь мы представляем эксперименты, которые исключают участие активной сократительной способности актомиозина, и обобщили представление модели, чтобы включить возможные вклады от др. Элементов, которые также могут подвергаться кинетике разворачивания-рефолдинга.Последнее изменение также позволяет нам учитывать несколько временных масштабов, наблюдаемых в экспериментах. Хотя уравнения были изменены, основной механизм и вывод остались прежними. Мы также представляем расширенное обсуждение, основанное на нескольких предложениях, сделанных рецензентами. Наши основные выводы остаются прежними и заключаются в следующем.

• Аксоны проявляют обратимую реакцию смягчения деформации и реакции буферизации натяжения, что может позволить им подвергаться быстрому обратимому растяжению без повреждений.

• Обратимая реакция размягчения или буферизации натяжения, твердое состояние и пик на графиках релаксации напряжения в зависимости от деформации, все можно учесть, если мы обратимся к кинетике разворачивания-рефолдинга, вызванной силой, белковых доменов.

• Эксперименты с возмущениями позволяют нам сравнить относительную важность микротрубочек и F-актина. Эти результаты ясно демонстрируют механическое значение недавно открытого актин-спектринового периодического скелета в реакции аксонов на растяжение.

Таким образом, мы использовали новую мощную технику, чтобы выявить уникальные свойства механической реакции аксонов на растяжение, и попытались связать их с ультраструктурой аксонов. Эти данные могут иметь важное значение для нашего понимания устойчивости аксонов к растяжению. Мы надеемся, что рецензенты и редакторы сочтут исправленную версию приемлемой для публикации. Ниже мы даем подробный ответ на все вопросы, поднятые рецензентами.

экспериментов:

— Использование препаратов для цитоскелета, конечно, имеет большой смысл, но удивительно, что возможность активного сокращения как процесса генерации напряжения не была проверена с использованием блеббистатина или других ингибиторов сократимости.Эти эксперименты важны, чтобы показать, что сокращение, вызванное миозином, не является причиной измеряемого напряжения.

Мы выполнили эксперименты после воздействия на аксон ингибитора миозина-II блеббистатина и теперь представляем эти данные (мы проверяли это ранее, но теперь мы представляем полные данные). При подавлении сократимости актомиозина не происходит значительного изменения аксональной реакции. Это связано с тем, что для изучения пассивного механического отклика и подавления активных откликов и остановки миграции конусов роста мы решили проводить все измерения при комнатной температуре (поскольку для активных процессов зависимость Аррениуса от температуры уменьшается примерно на 10%). градусов значительно снижает эти вклады).Это упрощает интерпретацию наших данных. Данные по блеббистатину, которые мы теперь включаем в пересмотренную версию (Рисунок 3 — приложение к рисунку 1, рисунок 3 — приложение к рисунку 2).

— График на Рисунке 4C (контрольный), кажется, сильно отличается от вставки на Рисунке 2D. Разве они не должны быть одинаковыми? Кроме того, почему разброс значений «Ctl» на рисунке 3D так отличается для экспериментов с нокадозолом и латрункулином?

Графики для контрольных аксонов в 4C являются средними для многих аксонов, тогда как графики, представленные на вставке к 2D, представляют собой данные о напряжении и деформации для отдельных аксонов.В 4C мы намерены подчеркнуть большую разницу в напряжении в установившемся состоянии для нормальных клеток и клеток с нокдауном β-II спектрина. Теперь мы представляем данные рисунка 4C для отдельных аксонов на рисунке 4 — добавление к рисунку 5. Отдельные кривые аналогичны кривым, представленным на вставке в 2D.

Что касается рисунка 3D, то стационарное напряжение T _ss после данной деформации изменяется от аксона к аксону из-за изменений в структуре, диаметре или напряжении покоя (в отличие от модуля Юнга, где диаметр аксона и напряжение покоя учитываются, ограничивая выкладываю в данных).Именно по этой причине мы сравниваем данные T _ss для одного и того же аксона до и для двух временных точек после лечения препаратом. Чтобы минимизировать влияние таких аксональных вариаций на анализ, мы теперь нормализуем значения натяжения для каждого аксона с начальным натяжением для Рисунков 3E, F, G и сохраняем необработанные данные на Рисунке 3D. Оба набора данных показывают, что снижение напряжения в установившемся состоянии для каждого аксона более резко после обработки Lat-A по сравнению с Noco. Внутренние вариации от аксона к аксону отражаются в разнице в распределении значений натяжения на Рисунке 3D.Разница в распределении значений натяжения между двумя контролями объясняется ограниченным количеством включенных аксонов. Это связано с тем, что обработанные лекарством аксоны становятся очень хрупкими и легко отделяются от субстрата, что ограничивает количество успешных испытаний.

— Авторы отмечают: «Ожидается, что этот модуль будет отличаться от модуля, измеренного с помощью АСМ или магнитного пинцета, когда приложенная сила или деформация являются радиальными (Ouyang, Nauman and Shi, 2013; Grevesse et al., 2015)». Объясните, пожалуйста, почему? Тем не менее, было бы полезно, если бы измеренный модуль можно было сравнить с заявленными значениями.

Аксональный цитоскелет сильно анизотропен. Микротрубочки (MT) и нейрофиламенты (NF) выровнены вдоль оси аксона, и одномерная периодичность актина-спектрина также наблюдается вдоль аксона. По этим причинам, как и для любого анизотропного материала, ожидается, что упругая реакция на деформацию вдоль стержня (деформация длины аксона) будет отличаться от радиальной деформации. С математической точки зрения модуль должен быть представлен тензором, а не скаляром. Вязкоупругий отклик также может зависеть от типа деформации.Рассмотрим, например, сшитый пучок МТ. Такой пучок не сможет выдерживать растягивающее напряжение (радиальное или продольное) в течение длительного времени, поскольку поперечные связи со временем отслаиваются и снимают напряжение. Однако пучок может выдерживать радиальное сжимающее напряжение (прикладываемое наконечником АСМ) в течение длительного времени. Таким образом, пучок подобен текучей среде при растяжении в течение длительного времени, но тверд при сжатии даже при длительном сжатии.

Ouyang et al., 2013, использовали DRG цыплят и закругленный наконечник AFM 25 микрон для сжатия аксонов и использовали контактную механику Герца для оценки модуля Юнга.Они сообщают, что для радиальных деформаций сжатия наибольший вклад в общий модуль вносят MT, за ними следуют NF и F-актин (они, кажется, неправильно обозначили свои кривые на рисунке 5, поскольку это не соответствует описанию и номерам в основном тексте). ). Они оценивают модуль упругости около 10 кПа для контрольных аксонов, но, как упоминалось этими авторами, этот метод не очень хорошо подходит для определения абсолютного модуля (из-за большого несоответствия между диаметром аксона (~ 1 мкм) и гранулой (25 мкм), и геометрия), но достаточно хороши, чтобы проводить сравнительные исследования до и после лечения лекарствами.

Grevesse et al., 2015, исследовали механическую реакцию аксонов кортикальных нейронов крыс с помощью магнитной реометрии. Здесь шарик, покрытый фибронектином, прикреплен к стороне аксона и радиально вытянут с постоянной силой с помощью электромагнита. Это система, в которой три компонента (F-актин, NF и MT) включены последовательно. Используя измерения податливости к ползучести, они измеряют модуль упругости 7 кПа для контрольных ячеек. Они пришли к выводу, что NF вносят вклад в основном в вязкую часть ответа, тогда как микротрубочки — в эластичную часть в этих временных масштабах (~ минут).Они указывают на то, что небольшая персистентная длина (~ 150 нм) и слабые притягивающие связи между нейрофиламентами делают их преимущественно вязкими по сравнению с аксональными микротрубочками.

Напротив, наши эксперименты выполняются путем растягивания аксонов по их длине, где различные компоненты цитоскелета (актин-спектринная решетка, NF и MT) находятся в параллельной конфигурации. В этой конфигурации мы наиболее чувствительны к самому жесткому компоненту, и удаление этого компонента вызовет наиболее резкое снижение напряжения при заданной деформации или модуле (продольном модуле).

Мы разъяснили это в новой версии и включили модуль упругости, измеренный с помощью АСМ, для сравнения.

— Могут ли авторы исключить трение между кантилевером и подложкой? Например, потому что они царапают поверхность. В какой степени такое взаимодействие кантилевера с подложкой может / могло бы привести к подобным наблюдаемым эффектам релаксации.

Было принято несколько мер предосторожности для устранения таких артефактов. К ним относятся тесты, выполненные на установке с использованием имитационных образцов, проверки до и во время каждого эксперимента, а также последующий анализ.Они подробно описаны ниже и теперь разъясняются в Материалах и методах.

i) Выравнивание креплений «пьезо плюс» регулируется таким образом, чтобы кончик кантилевера перемещался параллельно покровному стеклу. Любой возможный наклон покровного стекла, который может происходить от эксперимента к эксперименту, может изменить это состояние, но такой наклон легко заметить, наблюдая изменения в фокусе крошечных обломков, прилипающих к поверхности покровного стекла, которые всегда присутствуют в культуре клеток.

ii) После того как кончик волокна приблизился к интересующему аксону, кончик кантилевера опускается вниз по оси z моторизованного столика до тех пор, пока он не коснется стеклянного покровного стекла (обнаруживается путем наблюдения за исчезновением тепловых флуктуаций, со- фокусировка наконечника кантилевера и нежелательных частиц на поверхности, изменение светового пятна из-за эйлеровского изгиба кантилевера и / или, если есть сомнения, путем перемещения пьезоэлектрического элемента от аксона и изучения реакции наконечника).Затем кантилевер поднимают с поверхности и проверяют на свободное движение наконечника. Большинство аксонов, которые свободны от поверхности и прикреплены только на своих концах (аксоны, которые демонстрируют тепловые флуктуации по всей своей длине), остаются в контакте с кантилевером, даже когда кантилевер перемещается на несколько микрон от поверхности. Затем объектив поднимается и фокусируется на кончике кантилевера, который теперь находится вдали от поверхности стекла. Затем весь эксперимент записывается на видео и проводится последующий контроль (характер движения наконечника и фокус изображения кантилевера).Кроме того, мы также проверяем возможное смещение конечных точек аксонов.

iii) Периодическое трение кантилевера о поверхность стекла во время эксперимента вызовет характерные реакции, похожие на прерывистое скольжение (либо отсутствие релаксации после шага в случае высокого трения, либо прерывистое расслабление в случае прерывистого скольжения).

Модель:

— Есть ли аргумент в пользу предположения, что продолжительность персистентности не зависит от развертывания спектрина?

Мы признаем, что продолжительность сохранения может зависеть от состояния сворачивания.Однако для простоты мы предположили постоянную длину персистентности, о которой мы сейчас упоминаем в разделе, посвященном модели. Мы не ожидаем, что его учет изменит качественные результаты нашей модели, в частности, разупрочнение из-за развертывания и немонотонное время релаксации напряжения.

— Уравнение 5 утверждает, что время релаксации напряжения определяется самой быстрой шкалой времени между складыванием и развертыванием. Это упрощенная версия уравнения S1, которая включает еще один член, связанный с изменением натяжения при (раз) складывании, которым можно пренебречь.Кажется довольно странным, что релаксация натяжения определяется скоростью сворачивания при малых \ ​​Δ R. Если посмотреть на уравнения, это может быть связано с тем, что система решается близко к условию равновесия, тогда как в реальном эксперименте растяжение описывает не- равновесный процесс.

В самом деле, может показаться удивительным, что релаксация натяжения определяется скоростью укладки (а не скоростью разворачивания) сшивающего агента белка при низком натяжении, учитывая, что большинство доменов свернуто.Однако мы можем объяснить это, обратившись к уравнению 3 исправленной рукописи. Это уравнение скорости для длины контура белка, l (t): dl / dt = -nu _f * (l-l _f ) + nu _u * (l _u-l ). Здесь nu _f и nu _u — скорость складывания и развертывания соответственно; l _f — длина контура в полностью сложенном состоянии; l _u — длина контура в полностью развернутом состоянии.

Ставки зависят от l (t) через факторы Больцмана.Кроме того, l-l _f пропорционален количеству развернутых доменов в белках, а l _u-l пропорционален количеству свернутых доменов. Теперь, когда применяется внезапное возмущение от установившегося состояния (dl / dt = 0), l (t) релаксирует до некоторого нового установившегося состояния. Если возмущение невелико, мы можем линеаризовать уравнение скорости. Тогда релаксация будет определяться соотношением d (δ l) / dt = (nu _f + nu _u ) * δ l +…, где пропущенные члены не важны для этого аргумента. Здесь nu _f и nu _u — константы, вычисленные в установившемся состоянии до возмущения.Таким образом, время релаксации будет включать как nu _u , так и nu _f , независимо от количества развернутых доменов в установившемся состоянии до возмущения. Более того, при небольшом натяжении большинство доменов действительно складываются, и, следовательно, nu _f >> nu _u , и, таким образом, nu _f доминирует в релаксации натяжения.

Мы полагаем, что линеаризация около стационарного состояния хорошо описывает экспериментальную релаксацию напряжения. В частности, данные о релаксации натяжения хорошо соответствовали сумме двух экспоненциальных функций; экспоненциальная релаксация ожидается только в линеаризованном режиме.

Кроме того, кривая релаксации аппроксимируется двойной экспонентой, и считается, что уравнение 5 объясняет, в то время как самое длинное время релаксации показывает максимум для данной деформации, но экспериментально максимум можно увидеть и в коротком временном масштабе. Почему кривая релаксации не соответствует полному линеаризованному решению уравнения 91-4) (которое приводит к уравнению S1). Появятся ли две характерные шкалы времени в результате такого совпадения? Если нет, то каково происхождение короткой шкалы времени и почему она также показывает максимум при конечной деформации? Почему не представлено количественное сравнение рисунков 2B и 5B?

В более ранней версии модели, которая рассматривала только один тип сшивающего агента белка (спектрин), который может разворачиваться и повторно складываться, было одно время релаксации.Приближение пренебрежения вторым членом справа в уравнении S1 в более ранней версии, приводящее к уравнению 5 в более ранней версии, не меняет этого факта. Таким образом, два или более времен релаксации не могут быть получены при подгонке данных натяжения к полному линеаризованному решению.

В пересмотренной модели, в которой несколько белковых сшивающих агентов действуют параллельно, существует различное время релаксации натяжения, исходящее от каждого типа сшивающего агента. Более того, каждое время релаксации имеет одинаковую общую зависимость от деформации, и мы ожидаем, что немонотонное поведение будет иметь место в целом.Наши аппроксимации данных релаксации натяжения с использованием суммы двух экспонент позволяют предположить, что доминируют два типа сшивающих агентов. Трудно определить, каким сшивающим агентам соответствует медленное (тау ₁ ) и быстрое (тау ₂ ) времена релаксации. Мы можем предположить, что, поскольку тау-белки имеют небольшую вторичную структуру и поэтому могут довольно легко разворачиваться, эти сшивающие агенты соответствуют быстрому времени релаксации.

Наконец, мы решили не согласовывать данные релаксации натяжения (2B) с моделью (5B), потому что модель содержит определенное количество параметров, которые не очень хорошо известны в контексте аксонов.Цель модели состоит не в том, чтобы точно подогнать данные релаксации натяжения, тем самым получить оценки различных параметров подгонки, а в том, чтобы обеспечить физическое понимание проблемы. Мы указали в нескольких случаях в рукописи качественный характер предсказаний модели.

— Хотя теоретическая модель качественно воспроизводит экспериментальные наблюдения, есть вопросы относительно порядка величин. Хотя модель, кажется, требует очень больших деформаций (рис. 5C), деформации в эксперименте очень малы.Является ли это намеком на то, что фактическое развертывание спектрина in vitro не так велико, как известно из экспериментов с одной молекулой, где сообщается о деформации> 15% на раскрытие повторов спектрина. Эта разница между деформацией на рис. 5С и деформацией в экспериментах в настоящее время немного скрыта, но ее следует обсудить более открыто.

Мы согласны с рецензентом в том, что диапазон деформации, исследованный в более ранней версии модели (рис. 5), не очень хорошо представлял то, что доступно экспериментально.Мы изменили рисунок 5 так, чтобы диапазон деформации аксонов не превышал 10%. Значительное разворачивание происходит даже для небольших штаммов, потому что сшивающие белки в пересмотренной модели находятся под напряжением до того, как аксон будет растянут.

Обсуждение:

— Авт. Идентифицировали поведение по смягчению деформации для аксонов, тогда как Peter and Mofrad, 2012 наблюдали поведение по смягчению деформации для аксонов, связанных с тау белками MAP (в отсутствие окружающей структуры актин-спектрин).Обсуждение того, как деформационное усиление связки аксон-тау, как наблюдалось ранее, вписывается в предложенную модель в текущей рукописи, обогатило бы обсуждение.

Peter et al. использовали компьютерное моделирование для исследования механического ответа пучков микротрубочек, поперечно сшитых тау. В отличие от Rooij и Kuhl (Biophys. J., vol.114, Yr.2017; DOI: 10.1016 / j.bpj.2017.11.010), эта модель не учитывает возможность отрыва сшивки или какой-либо другой механизм релаксации напряжения ( например разворачивание).Более того, они не принимают во внимание актин-спектриновый скелет.

Поэтому неудивительно, что их модель дает совсем другой ответ по сравнению с тем, что мы видим в наших экспериментах. Теперь мы более подробно остановимся на этих различиях в пересмотренной версии.

— Примечательно, что Питер и Мофрад, 2012, изучили аксональный ответ с гораздо более точным временным разрешением (микросекундная шкала времени), чем шкала времени, представленная в настоящей рукописи. Следовательно, авторы должны обсудить, как поведение аксонов может отличаться или не отличаться в разных временных масштабах.

Данные, представленные Peter et al. взяты из компьютерного моделирования и, следовательно, могут иметь доступ к микросекундным временным шкалам. К сожалению, наша экспериментальная установка не может достичь такого временного разрешения. Как и для большинства вязкоупругих материалов, мы ожидаем, что аксональный ответ будет зависеть от времени или (частоты). На картине развертывания домена можно ожидать увеличения модуля Юнга при скоростях деформации, превышающих типичную скорость развертывания. Однако проблема тонкая, поскольку скорость развертывания зависит, конечно, от деформации (точнее, от напряжения).Это интересная область исследования, но она выходит за рамки текущей работы, так как данные отсутствуют.

— Как микротрубочки связаны со структурой актина-спектрина, еще полностью не изучено. Авторы должны обсудить это в отношении своих результатов и более конкретно объяснить свои предположения по этому поводу в своей модели. Предполагается ли, что структура актин-спектрин полностью связана с пучком микротрубочек?

Насколько нам известно, не сообщается о прямой связи между решеткой актинспектрина аксонов и микротрубочками.Может быть косвенное механическое механическое соединение, например, через нейрофиламенты, что мы не можем исключить. Мы предположили, что нейрофиламенты в аксонах являются преимущественно вязкими на основании Grevesse et al., 2015, и на основании того факта, что органеллы, которые транспортируются по микротрубочкам, легко перемещаются через этот слой (см. Изображения и обсуждение в Safinya et al., Annu.Rev. . Condens. Matter Phys. Год 2015; DOI: 10.1146 / annurev-conmatphys-031214-014623). В пересмотренной модели мы рассматриваем несколько структур цитоскелета, действующих параллельно — такие как решетка актин-спектрин и микротрубочки, соединенные между собой MAP.Это подразумевает некоторую связь между ними, хотя точный характер этих связей не имеет решающего значения для основных результатов модели.

— Авторы должны также обсудить, как механическое возмущение, наложенное на установку in vitro, отражает потенциальное физиологическое возмущение, и в какой степени заключение настоящей статьи актуально in vivo.

Диапазон деформации, исследуемый в этой статье, находится в пределах того, что, как сообщается, происходит in vivo при нормальных движениях конечностей и деформациях сдвига мозга (значения, указанные во введении).Взятые вместе, наши эксперименты и модель показывают, что обратимые и зависимые от силы события разворачивания белков могут быть основным источником диссипации энергии в аксонах и могут помочь в защите аксонов от внезапного повышения напряжения в нормальных физиологических условиях. Эти процессы увеличивают порог повреждения аксонов. Наша идентификация спектрина как основного элемента этого механизма также подтверждается исследованиями на C. elegans , где аксоны лишены спектриновой привязки во время покачивания червя.Мы добавили предложение к Обсуждению, чтобы выявить эту потенциальную физиологическую значимость.

— Кажется весьма вероятным, что описанный механизм размягчения посредством разворачивания не ограничивается кортикальной спектриновой сетью, но на самом деле это свойство, разделяемое основной массой цитоплазмы аксона. Авторы игнорируют роль нейрофиламентов, заполняющих основную часть аксона. Такие молекулы также состоят из множества свернутых доменов и сохраняют объемные свойства аксона, см., Например:

Beck et al., 2010 и Kornreich, Micha, et al. «Нейрофиламенты действуют как амортизаторы: реакция сжатия возникает из-за неупорядоченных белков». Письма физического обзора 117.14 (2016): 148101. Следует обсудить вклад нейрофиламентов и то, как они могут входить в модель.

Рецензент справедливо указывает, что спектрин может быть не единственным цитоскелетным кросслинкером в аксонах, который претерпевает события разворачивания и повторного сворачивания. Следуя комментариям рецензентов, мы обобщили теоретическую модель, включив в нее несколько белковых сшивающих агентов, действующих параллельно.Это приводит к многократному времени релаксации напряжения. Затем мы утверждаем, что основной вклад в процесс разворачивания-рефолдинга может происходить от актин-спектринового скелета, поскольку это объясняет резкое падение модуля всякий раз, когда этот скелет возмущается (либо с помощью Lat-A, либо с помощью морфолино спектрина). Наши результаты дополнительно подтверждаются экспериментами на C. elegans без спектрина, где аксоны легко ломаются при движении червя (J. Cell Biol., Vol. 176, No. 3 Yr. 2007; doi: 10.1083 / jcb.200611117) .

Механический вклад нейрофиламентов (NFs) в реакцию на растяжение аксонов далеко не ясен. Эксперименты по реологии магнитных шариков, проведенные Grevesse et al., 2015, показывают, что NF более вязкие, чем микротрубочки. Легкость, с которой органеллы, встроенные в нейрофиламенты, транспортируются в аксоны, также предполагает, что НФ могут находиться в жидко-подобном состоянии (см. Изображения и обсуждение в Safinya et al., Annu.Rev. Condens. Matter Phys., Vol. 6, Yr. 2015; DOI: 10.1146 / annurev-conmatphys-031214-014623).По этим причинам мы предположили, что нейрофиламенты не играют роли в поддержании напряжения аксонов. Теперь, как мы обсуждали выше, в обновленной модели мы учли возможность разворачивания других белков, таких как NF, которые могут вносить вклад в реакцию растяжения аксона. Мы благодарим рецензента за статьи, которые он упомянул, и добавили параграф в Обсуждение о возможной роли нейрофиламентов в растяжении аксонов. Мы также отличаем сжатие (как в экспериментах АСМ) от растяжения, и ответы NF могут сильно отличаться в этих двух случаях, как описано выше в ответ на более ранний запрос.

— Было показано, что нарушение кортикальной актин-спектриновой сети нарушает МТ, поэтому кортикальные и объемные свойства кажутся тесно связанными в аксоне (как обсуждалось в пункте выше). Следовательно, они не могут сделать вывод, что кора головного мозга сама по себе отвечает за эластический ответ. См .: Qu et al., 2017.

.

Действительно. Теперь обратимся к этой статье, в которой сообщается об этой связи в нейронах мух. Однако существуют структурные различия между нейронами позвоночных и мух, например, нейроны мух не имеют нейрофиламентов.Это потенциально позволяет решетке спектрина напрямую соединяться с микротрубочками. В любом случае, чтобы исключить такое сочетание, влияющее на наши данные, мы провели эксперименты с комбинированными препаратами, в которых сначала стабилизировали микротрубочки с помощью таксола, а затем разрушили F-актин (рис. 3G). Таким образом, мы гарантируем, что снижение напряжения в стационарном состоянии после разрушения решетки актин-спектрин не связано с объемной деполимеризацией микротрубочек.

— Какую роль могут сыграть процессы, управляемые АТФ, в экспериментах? Кажется вероятным, что завязывание / отсоединение и оттягивание двигателей должно быть актуальным в исследуемых временных масштабах.Эти процессы следует обсудить. В частности, утверждается, что наблюдение установившегося напряжения исключает процессы отсоединения, которые могут привести к длительной вязкой реакции. Но это может быть неверно, ведь развязывание связано с активным генерированием стресса. Эту возможность необходимо обсудить.

Это очень важный момент, который не был должным образом рассмотрен в более ранней версии. Мы и другие показали, что аксоны проявляют сократительную способность актомиозина (Sampada et al., Bernal et al., Tofangchi et al., Все в рукописи). Это затрудняет разделение активных и пассивных ответов, поскольку они плохо разделены во времени. Чтобы подавить активные отклики от вмешательства в пассивные отклики, мы решили проводить все эксперименты при комнатной температуре (поскольку активные процессы обычно имеют реакцию Аррениуса с температурой). Чтобы еще больше исключить активность актомиозина, мы выполнили эксперименты с использованием блеббистатина, и данные показывают, что реакция обработанных аксонов аналогична реакции контроля комнатной температуры (Рисунок 3 — приложение к рисунку 3, рисунок 3 — приложение к рисунку 4).Эти данные и обсуждение теперь включены. Теперь мы планируем исследовать механическую реакцию активных аксонов и расширить пассивную модель до модели, включающей активность, и это будет частью будущей публикации.

— Следующая ссылка кажется очень актуальной, и ее следует процитировать:

Zhang et al., 2017.

Действительно! Теперь мы включили эту важную и интересную вычислительную модель для скелета аксонального спектрина.

— От модели можно было бы ожидать сильного увеличения жесткости, когда все спектриновые повторы растянуты.Этого никогда не наблюдалось экспериментально. Нельзя ли до этого момента просто продолжать эксперименты. Длина, с которой это начинается, также должна относиться к количеству развернутых повторов спектрина.

Да, модель предсказывает реакцию жесткости, когда все происходит, или большая часть доменов находится в развернутом состоянии. Мы не можем исследовать этот режим, потому что один из концов аксона (обычно тело клетки, которое очень слабо закреплено) отделяется до того, как могут быть достигнуты такие высокие напряжения.Мы надеемся сделать это в будущих исследованиях, разработав методы удержания тела клетки на месте (возможно, с помощью микропипетки). В дополнение к предоставлению еще одного теста для модели, этот режим становится интересным с точки зрения повреждения аксонов.

— Результаты часто отображаются в единицах модуля Юнга. При выводе этого модуля из данных учитывается радиус аксона, который, как предполагается, не изменяется. Поскольку многие биологические системы имеют коэффициент Пуассона, близкий к 0,5, это предположение о том, что поперечное сечение не изменяется при растяжении аксона, кажется совсем нетривиальным.

Необходимо либо показать, что радиус действительно остается постоянным, либо, если он не постоянный, указать правильный диаметр. Если неизвестно, проверьте, по крайней мере, в какой степени измеренная разница в E может быть связана с изменениями диаметра, которые не учитываются. Альтернативный (более практичный) подход может заключаться в определении эффективной жесткости нейритовой пружины независимо от диаметра.