最大信息传输与超灵敏生物通路相容

细胞常被视为输入-输出装置，通过将细胞外刺激（输入）经信号通路（通信信道）转换为细胞行为（输出）来最大化信息传输。然而，在生物系统中，由于细胞运动性，输出可能反馈到输入，且生物信道在进化过程中可通过突变改变。此处我们表明，针对固定信道优化输入分布所得的传统信道容量可能并不反映全局最优。在新方法中，我们在给定噪声与信道动态范围的约束下，解析地同时确定最优传输信息的输入分布与输入-输出曲线。我们发现仅依赖于输入噪声的普适最优输入分布，并将形式推广到多输出（或多输入）。将我们的形式应用于大肠杆菌趋化性，我们发现尽管具有超灵敏的旋转马达，其通路仍与最优信息传输相容。