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为了吃口饭,线虫都会做微积分了!

科普小知识2022-02-20 20:45:05
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特拉维夫,7月31日(记者李茂)——以色列希伯来大学神经原学家阿伦·扎斯拉夫博士和他的学生几天前说,线虫通过解微分方程来寻找食物。当然,这种行为是无意的。他们在寻找食物时不知道自己在做数学题。

科学家在秀丽线虫的帮助下完成了突破性研究,并在权威科学杂志《自然通讯》发表的一篇论文中说:“协同脉动和分级神经动力学使线虫能够有效趋化。”

人脑中大约有1000亿个神经元。线虫没有大脑,只有302个神经元构成了原始神经系统。科学家确切地知道每个神经元,并且知道同一个神经元在每个线虫中扮演同样的角色。然而,在一些高等动物中,科学家无法精确定位单个神经元目标来拯救它们的生命。在最好的情况下,他们只能确定大脑某个区域的神经元可能发挥作用。因此,线虫对神经科学家具有重要意义和价值。

亚伦和他的同事说,线虫解的微分方程类似于一个“热或冷”的游戏,就像一个人在黑房子里拿着巧克力蛋糕,依靠鼻子的气味来引导他找到蛋糕。在寻找蛋糕的过程中,如果味道变得更浓,他会意识到自己是对的,反之亦然。在这个实践中,人脑实际上是在处理微分方程。

科学家发现线虫利用两个神经元快速准确地寻找食物。一个神经元感觉到食物气味的浓度是否在增加,如果是,就继续前进。如果没有,试着找一条更好更短的路。然而,线虫在寻找捷径时可能会误入歧途。这时,线虫的另一个神经元将拯救整个觅食行动。如果这个神经元感觉离食物更远,它会立即引导它回到一个直的方向。

亚伦解释说:“这两个神经元的综合数学能力可以形成有效的导航策略。”就像沃兹的“重新计算路线”功能。