生物计算：基于吸引子的形式体系的局限性与瞬态的必要性
其他定量生物学
2024-04-17 v1
摘要
生命系统从单细胞到高等脊椎动物，不断接收非平稳输入，它们通过细胞表面受体或感觉器官感知这些输入。利用复杂的分子或神经元网络，将这些时变、多感官且常常嘈杂的信息与记忆整合，产生各种响应，超越简单的刺激-反应关联，包括回避行为、终身学习或社交互动。从广义上讲，这些过程可以理解为一种生物计算。基于生物计算的一般特征，如实时响应性或计算的鲁棒性和灵活性，我们强调了当前基于吸引子的框架在理解生物系统计算方面的局限性。我们认为基于远离吸引子的瞬态动力学的框架更适合描述神经元和信号网络执行的计算。特别是，我们讨论了临界状态下出现的幽灵状态的准稳定瞬态动力学在开发集成计算框架方面的潜力，这可以帮助我们理解生命系统如何主动处理信息并从不断变化的环境中学习。
引用
@article{arxiv.2404.10369,
title = {Biological computations: limitations of attractor-based formalisms and the need for transients},
author = {Daniel Koch and Akhilesh Nandan and Gayathri Ramesan and Aneta Koseska},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.10369},
year = {2024}
}