一种关于最简生物体中经验依赖行为的多尺度感觉运动模型

为了在不断变化的环境中生存，生物体需要持续地将它们接收到的、代表当前状况的持续外部输入，与其包含过往经验影响的动态内部状态相结合。然而，通常仍不清楚的是：(i) 这在分子和细胞层面是如何发生的，以及 (ii) 相应的分子和细胞过程如何与生物体的行为反应相整合。在此，我们通过对一种最简模式生物——即秀丽隐杆线虫（C. elegans）的趋化性——中的特定行为范式进行数学建模，来解决这些问题。具体而言，我们利用了一系列关于该动物盐趋化性的长期且精巧的实验，在这些实验中，其迁移方向会根据其先前的经验而变化。我们的模型整合了分子、细胞和生物体层面，以重现实验观察到的经验依赖行为。该模型为在与该反应相关的关键神经元中编码当前状况和过往经验提出了具体的分子机制，并预测了与这些分子回路相关的各种突变体的行为。