單個細胞似乎能夠進行一種復(fù)雜的學習形式

從滲出的變形蟲根據(jù)新的研究，對于我們身體自身的組成部分，單個細胞似乎能夠進行一種通常與整個神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的復(fù)雜類型的學習。

“這一發(fā)現(xiàn)為我們打開了一個令人興奮的新謎團：沒有大腦的細胞如何管理如此復(fù)雜的東西？”說哈佛醫(yī)學院的生物學家 Jeremy Gunawardena。

有問題的學習形式稱為習慣，當對非獎勵性刺激的反應(yīng)重復(fù)得越多，幅度越小時，就會發(fā)生。例如，它描述了為什么野生動物可能會習慣于人類的存在，或者為什么房間的異常氣味會隨著時間的推移而變得不那么明顯。

馬克斯·普朗克研究所神經(jīng)生物學家 Lina Eckert 及其同事使用計算機建模快速測試了哺乳動物細胞和單細胞生物內(nèi)部的分子網(wǎng)絡(luò)，稱為纖毛蟲.他們發(fā)現(xiàn)了四個分子網(wǎng)絡(luò)，每個分子網(wǎng)絡(luò)都有一個雙響應(yīng)系統(tǒng)，其中一個響應(yīng)的消散速度比另一個慢得多。

這種對沖動做出不同反應(yīng)的能力定義了習慣化。緩慢消散的反應(yīng)會阻礙對沖動的短期反應(yīng)，從而有效地使細胞適應(yīng)刺激。一旦緩慢的反應(yīng)消失并且快速的反應(yīng)返回，響應(yīng)就會再次以其原始強度觸發(fā)。

“我們認為這可能是細胞水平的一種'記憶'，使細胞能夠立即做出反應(yīng)并影響未來的反應(yīng)”解釋來自基因組調(diào)控中心的生物學家 Rosa Martinez。

該團隊尚未證實他們在活細胞中的發(fā)現(xiàn)，但已在纖毛蟲中證明了習慣化藍斑支架以前。

“我們的方法可以幫助我們確定哪些實驗最有可能產(chǎn)生有價值的結(jié)果，從而節(jié)省時間和資源并帶來新的突破?！?a>說馬丁內(nèi)斯。

如果研究人員的發(fā)現(xiàn)成立，并且已確定的分子網(wǎng)絡(luò)被證實充當細胞記憶的一種形式，那么了解它們的工作原理可能會揭示防止我們的免疫系統(tǒng)適應(yīng)癌癥細胞。

“這類似于妄想，”Gunawardena解釋.“如果我們知道這些錯誤感知是如何在免疫細胞中編碼的，我們也許能夠重新設(shè)計它們，以便免疫細胞開始正確感知它們的環(huán)境，腫瘤變得可見為惡性，然后它們開始工作。現(xiàn)在這是一個幻想，但這是我想在未來探索的方向。

這并不是最近在細胞中發(fā)現(xiàn)的唯一學習類型。另一個團隊最近發(fā)現(xiàn)，細胞也可能具有通過重復(fù)學習.

“在有大腦的動物之外學習的問題一直充滿爭議，從歷史的角度來看，這往往看起來既是意識形態(tài)的，也是科學的?！?a>認為埃克特和團隊。

“因為單細胞生物必須解決與任何生物相同的生存問題......進化為它提供了類似于動物使用的基本學習形式，這似乎是合理的。

這項研究發(fā)表在當前生物學.

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