粘液霉菌可以深入了解无神经元生物的智力

没有大脑的生物如何做出决定?生命的大部分是无脑的，地球上的绝大多数生物完全缺乏神经元。植物，真菌和细菌都必须应对与人类相同的问题 - 在复杂和不断变化的世界中做出最佳选择或冒着死亡的危险 - 在许多情况下，没有简单的神经系统的帮助。

来自新泽西理工学院(NJIT)，悉尼大学，谢菲尔德大学和利兹大学的一组研究人员最近在单细胞粘液霉菌(Physarum polycephalum)中研究了这个问题，这是一种单细胞生物，可以生长到几平方米的面积。这个巨大的细胞通常生活在温带森林的阴凉，凉爽和潮湿的地区，它们像变形虫一样在其环境中寻找，沿着森林地面延伸渗出的卷须，寻找它们的真菌，细菌和腐烂的植物物质的猎物。

无论是植物，动物还是真菌，P。polycephalum都已成为认知研究的不太可能的候选者，因为它具有惊人的解决问题的能力。在最近的研究中，Physarum已经被证明可以解决迷宫迷宫，进行复杂的权衡，预测周期性事件，记住它的位置，构建与人类工程师设计的效率相似的传输网络，甚至做出不合理的决策 - 能力长期以来一直被视为大脑电路的副产品。

在这项研究中，研究人员检查了决策使用经常用于人类，鸟类和其他脑部生物的测试的粘液霉菌的能力：双臂强盗问题，以臭名昭着的老虎机或单臂强盗命名。在双臂强盗问题中，受试者有两个拉动杠杆，每个杠杆都提供一定的，随机确定的奖励。其中一个杠杆更有可能提供更高的整体奖励，因此参与者面临的挑战是决定何时停止探索这两个选项并决定仅仅利用一个选项以最大化其收益。这种现象被称为勘探 - 开发权衡，并且不仅适用于老虎机，适用于许多情况，包括投资者选择启动公司或驾驶员选择停车位。因此，

研究人员通过赋予生物体探索两个相反方向的选择，对粘土霉菌进行了双臂强盗试验。在每个方向上，粘液霉菌遇到不连续的食物块，或多或少有规律地分布。一个方向将包含更多这些补丁而不是另一个。然后，他们观察了粘液霉菌在每个方向上的探测距离，然后再转向利用两个方向中的一个。这些实验的结果表明粘液霉菌比较了多种选择的相对质量，最常见的是选择具有较高总食物浓度的方向。它能够总结每个方向遇到的食物补丁的数量，

的粘菌的决策算法可以在数学上描述为利用环境正比于它们的奖励通过过去采样经历的倾向。该算法介于简单，反动启发式和计算密集型最优性能算法之间的计算复杂度中，但具有非常好的相对性能。“与Physarum合作不断挑战我们对复杂行为所需的最低生物硬件的先入为主的观念，”新泽西理工学院生物学助理教授，该研究的首席研究员Simon Garnier说。

虽然该算法的生物学基础仍有待识别，但本研究提供了对决策的祖先机制的深入了解，并表明决策，信息处理甚至认知的基本原则在不同的生物系统之间共享。