單個(gè)細(xì)胞似乎能夠進(jìn)行一種復(fù)雜的學(xué)習(xí)形式

從滲出的變形蟲(chóng)根據(jù)新的研究，對(duì)于我們身體自身的組成部分，單個(gè)細(xì)胞似乎能夠進(jìn)行一種通常與整個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的復(fù)雜類(lèi)型的學(xué)習(xí)。

“這一發(fā)現(xiàn)為我們打開(kāi)了一個(gè)令人興奮的新謎團(tuán)：沒(méi)有大腦的細(xì)胞如何管理如此復(fù)雜的東西？”說(shuō)哈佛醫(yī)學(xué)院的生物學(xué)家 Jeremy Gunawardena。

有問(wèn)題的學(xué)習(xí)形式稱為習(xí)慣，當(dāng)對(duì)非獎(jiǎng)勵(lì)性刺激的反應(yīng)重復(fù)得越多，幅度越小時(shí)，就會(huì)發(fā)生。例如，它描述了為什么野生動(dòng)物可能會(huì)習(xí)慣于人類(lèi)的存在，或者為什么房間的異常氣味會(huì)隨著時(shí)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(xué)家 Lina Eckert 及其同事使用計(jì)算機(jī)建模快速測(cè)試了哺乳動(dòng)物細(xì)胞和單細(xì)胞生物內(nèi)部的分子網(wǎng)絡(luò)，稱為纖毛蟲(chóng).他們發(fā)現(xiàn)了四個(gè)分子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)分子網(wǎng)絡(luò)都有一個(gè)雙響應(yīng)系統(tǒng)，其中一個(gè)響應(yīng)的消散速度比另一個(gè)慢得多。

這種對(duì)沖動(dòng)做出不同反應(yīng)的能力定義了習(xí)慣化。緩慢消散的反應(yīng)會(huì)阻礙對(duì)沖動(dòng)的短期反應(yīng)，從而有效地使細(xì)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(huì)再次以其原始強(qiáng)度觸發(fā)。

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

該團(tuán)隊(duì)尚未證實(shí)他們?cè)诨罴?xì)胞中的發(fā)現(xiàn)，但已在纖毛蟲(chóng)中證明了習(xí)慣化藍(lán)斑支架以前。

“我們的方法可以幫助我們確定哪些實(shí)驗(yàn)最有可能產(chǎn)生有價(jià)值的結(jié)果，從而節(jié)省時(shí)間和資源并帶來(lái)新的突破。”說(shuō)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(shí)充當(dāng)細(xì)胞記憶的一種形式，那么了解它們的工作原理可能會(huì)揭示防止我們的免疫系統(tǒng)適應(yīng)癌癥細(xì)胞。

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

這并不是最近在細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的唯一學(xué)習(xí)類(lèi)型。另一個(gè)團(tuán)隊(duì)最近發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞也可能具有通過(guò)重復(fù)學(xué)習(xí).

“在有大腦的動(dòng)物之外學(xué)習(xí)的問(wèn)題一直充滿爭(zhēng)議，從歷史的角度來(lái)看，這往往看起來(lái)既是意識(shí)形態(tài)的，也是科學(xué)的?！?a>認(rèn)為埃克特和團(tuán)隊(duì)。

“因?yàn)閱渭?xì)胞生物必須解決與任何生物相同的生存問(wèn)題......進(jìn)化為它提供了類(lèi)似于動(dòng)物使用的基本學(xué)習(xí)形式，這似乎是合理的。

這項(xiàng)研究發(fā)表在當(dāng)前生物學(xué).

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