《国家科学院院刊》

底栖硅藻滑行运动的功能形态学

英国埃克塞特大学的Kirsty Y. Wan团队研究了底栖硅藻滑行运动的功能形态学。相关研究成果近日发表于美国《国家科学院院刊》。

硅藻是一种光合藻类，占全球初级生产力的1/4。尽管没有附属物和完全刚性的细胞体，但许多物种也是能动的。它们移动以寻找营养、定位交配伙伴，并进行垂直迁移。

为探索硅藻运动的自然多样性，研究组对5种常见的生物膜形成物种进行了比较研究。将形态学测量与高分辨率细胞追踪相结合，研究组确定了滑动运动与中缝形态的关系——中缝是细胞壁上负责运动产生的一个特殊缝隙。

详细分析表明，细胞表现出丰富但依赖于物种的表型，在4种刻板的运动状态之间随机切换。研究组对这种行为进行建模，并使用随机模拟预测微尺度导航模式的异质性如何造成长期扩散率和分散性的差异。研究组在一个具有代表性的物种中，将这些发现扩展到量化硅藻在复杂的自然环境中的滑动，这表明细胞可能会利用这些不同的运动特征实现自然界中的生态位分离。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1073/pnas.2426910122

《自然-神经科学》

偶然性解释联想学习过程中的行为和多巴胺信号

美国哈佛大学的Naoshige Uchida团队认为偶然性解释了联想学习过程中的行为和多巴胺信号。相关研究成果近日发表于《自然-神经科学》。

研究组检测了小鼠在巴甫洛夫偶然性退化任务中腹侧纹状体多巴胺的活性—— 一个与联想学习有关的信号。结果发现，当额外奖励未被提示时，预期舔舐和多巴胺对条件刺激的反应都会下降，但如果有额外奖励提示，则保持不变。

这些研究结果与偶然性的传统定义或新的因果学习模型冲突，但可以通过配备适当的间隔状态表示的时间差异（TD）学习模型解释。在TD框架内训练的递归神经网络开发的状态类似他们最好的“手工制作”模型。这一发现表明，TD可以成为描述偶然性和多巴胺能活动的一种测量方法。

据了解，联想学习依赖于偶然性，即刺激预测结果的程度。尽管它很重要，但将偶然性与行为联系起来的神经机制仍然是未知的。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41593-025-01915-4