利用简单化学物质引导多头绒泡菌信号

在先前的工作中，评估了针对简单有机化学物质的趋化性。我们利用从这些趋化性测定中获得的知识，在一系列连接点处引导多头绒泡菌 (Physarum polycephalum)。通过在简单的 T 型连接点施加化学输入，我们能够可重复地控制多头绒泡菌原生质体所采取的路径。当在一个输入端使用趋化剂法尼烯 (farnesene) 时，可重复地产生路由信号，即多头绒泡菌向趋化剂源移动。当在两个输入端均施加趋化剂时，信号被可重复地分裂。若使用趋避剂，则信号被可重复地抑制。如果在简单电路中未使用任何化学输入，则会产生随机信号， whereby 多头绒泡菌会移向连接点处的一个输出端，但方向是随机选择的。我们将这项研究扩展到更复杂的 T 型连接点序列，以进一步探索引导多头绒泡菌信号的潜力。尽管许多电路得以有效完成，但简单 T 型连接点实施中的任何误差都会被放大。此外还存在通过多个连接点的级联效应问题。例如，信号分裂可在第一个连接点可重复地启动，但在后续连接点则无法实现。这项工作突出了利用趋化性实现多头绒泡菌信号复杂且可靠路由的潜力。这可能有助于实现计算算法、自主机器人设计以及定向材料合成。在额外的实验中，我们表明在均匀基底上的特定位置施加趋化剂化合物，可用于可靠地控制多头绒泡菌的空间构型。这可能在实现几何计算以及机器人导航任务（如化学羽流映射）中具有应用价值。