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Enregistrement W4411581333 · doi:10.1016/j.cub.2025.05.071

A receptor-inactivation model for single-celled habituation in Stentor coeruleus

2025· article· en· W4411581333 sur OpenAlexfundno aff
Deepa Rajan, Wallace F. Marshall

Notice bibliographique

RevueCurrent Biology · 2025
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSlime Mold and Myxomycetes Research
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of General Medical SciencesUniversity of California, San FranciscoNational Institutes of HealthCrohn's and Colitis CanadaNational Science Foundation
Mots-clésBiologyHabituationNeuroscienceCell biology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The single-celled ciliate Stentor coeruleus demonstrates habituation to mechanical stimuli, showing that even single cells can manifest a basic form of learning. Although the ability of Stentor to habituate has been extensively documented, the mechanism of learning is currently not known. Here we take a bottom-up approach and investigate a simple biochemistry-based model based on prior electrophysiological measurements in Stentor along with general properties of receptor molecules. In this model, a mechanoreceptor senses the stimulus and leads to channel opening to change membrane potential, with a sufficient change in polarization triggering an action potential that drives contraction. Receptors that are activated can become internalized, after which they can either be degraded or recycled back to the cell surface. This activity-dependent internalization provides a potential means for the cell to learn. Stochastic simulations of this model confirm that it is capable of showing habituation similar to what is seen in actual Stentor cells, including the lack of dishabituation by strong stimuli and the apparently step-like response of individual cells during habituation. The model also can account for several habituation hallmarks that a previous two-state Markov model could not, namely, the dependence of habituation rate on stimulus magnitude, which had to be added onto the two state model but arises naturally in the receptor inactivation model; the rate of response recovery after cessation of stimulation; the ability of high frequency stimulus sequences to drive faster habituation that results in a lower response probability, and the potentiation of habituation by repeated rounds of training and recovery. The model makes the prediction that application of high force stimuli that do not normally habituate should drive habituation to weaker stimuli due to decrease in the receptor number, which serves as an internal hidden variable. We confirmed this prediction using two new sets of experiments involving alternation of weak and strong stimuli. Furthermore, the model predicts that training with high force stimuli delays response recovery to low force stimuli, which aligns with our new experimental data. The model also predicts subliminal accumulation, wherein continuation of training even after habituation has reached asymptotic levels should lead to delayed response recovery, which was also confirmed by new experiments. The model is unable to account for the phenomenon of rate sensitivity, in which habituation caused by higher frequency stimuli is more easily reversed leading to a frequency dependence of response recovery. Such rate sensitivity has not been reported in Stentor . Here we carried out a new set of experiments which are consistent with the model’s prediction of the lack of rate sensitivity. This work demonstrates how a simple model can suggest new ways to probe single-cell learning at an experimental level. Finally, we interpret the model in terms of a kernel estimator that the cell may use to guide its decisions about how to response to new stimuli as they arise based on information, or the lack thereof, from past stimuli.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,000
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,053
Tête enseignante GPT0,326
Écart entre enseignants0,272 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2025
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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