Oamenii de știință au observat un mucegai în timp ce gândea și lua decizii

Oamenii aruncă adesea expresia „fără creier” ca pe o insultă, dar mucegaiul Physarum polycephalum, care chiar nu are creier, te-ar putea face să te gândești de două ori înainte să zici asta. Această formă de viață poate face calcule complexe, rezolvă labirinturi și are chiar și memorie.

Ca să afle mai multe despre cum ia Physarum decizii fără creier, cercetătorii de la Wyss Institute din cadrul Universității Harvard și din centrul Allen Discovery i-au testat sensibilitatea la mediu. Rezultatele au dezvăluit „o preferință spre noutate și o capacitate de analiză a organismului unicelular”, în sensul că mucegaiul își folosește corpul atât senzorial, cât și computațional, conform unui studiu publicat la începutul lunii iulie în Advanced Materials.

Aceste abilități deschid o fereastră spre inteligența organismelor fără creier și oferă informații despre capacitățile comportamentale de-a lungul vieții care ar putea fi utile pentru robotică, rețelele neuronale artificiale și alte aplicații de bioinginerie.

„Physarum nu are niciun sistem neuronal, e doar o celulă imensă care crește, a zis unul dintre autorii studiului”, Nirosha Murugan, profesoară la Universitatea Algoma și fostă membră a Centrului Allen Discovery. Oamenii folosesc tot mai mult Physarum în studiile cognitive, pentru că îi poți citi deciziile din corp, ceea ce înseamnă că organismul își exprimă procesele de gândire prin forma corpului.

„Ce e tare la Physarum e că ia decizii prin morfogeneză”, a adăugat alt autor, Mike Levin, asociat Wyss și director al centrului Allen Discovery. „Ajunge să fie un punct de intersecție interesant între procesul de luare de decizii în spațiul tridimensional, care e comportamentul, și procesul de luare de decizii în spațiul morfologic și tipare” în care „o inteligență colectivă a celulelor încearcă să construiască ceva”.

Ca să observe acest proces de luare de decizii în acțiune, echipa a plasat mucegai în centrul unor vase Petri care conțineau un mic disc la un capăt și alte trei discuri unul lângă altul pe partea opusă. Pe parcursul a 12 ore, Physarum s-a extins în toate direcțiile; după asta, a luat o decizie concertată de a-și investi resursele ca să exploreze partea cu cele trei discuri în șaptezeci la sută din timp. Deși nu ajunsese direct la discuri, cercetătorii au concluzionat că mucegaiul poate simți că sunt mai multe obiecte acolo și că ar trebui să exploreze zona respectivă.

„A fost evident că a ales partea cu mai multe discuri”, a zis Murugan. „A fost neașteptat de evident chiar.”

Cercetătorii au descoperit că nu doar masa mai grea a celor trei discuri a influențat decizia. Când cele trei discuri au fost puse unul peste altul, în loc să fie aliniate, Physarum n-a mai arătat o preferință pentru o parte sau cealaltă a vasului, ceea ce sugerează că nu a fost interesat de semnalul de masă, cât de tipar și formă.

Spre deosebire de studiile anterioare pe mucegaiuri, noile experimente nu au implicat alimente sau semnale chimice, ceea ce a ajutat echipa să izoleze indiciile mecanice pe care le citește Physarum din mediu, care sunt independente de dorința de hrănire care îi influențează comportamentul. Această abordare a dezvăluit că mucegaiul pare să își cântărească opțiunile înainte să decidă unde își trimite resursele.

„Pentru că nu avem nicio sursă chimică, putem vedea cu adevărat cum gândește chestia asta”, a zis Murugan. „Am văzut că în faza inițială folosește informații din mediu din punct de vedere biofizic, prin analizarea substratului, și apoi procesează informația și se dezvoltă spre masa mai mare.”

Apoi, cercetătorii au investigat mai departe abilitățile de gândire ale mucegaiului Physarum prin targetarea proteinelor de tip TRP, care mediază sistemele mecanosenzoriale din membranele celulelor. Când mucegaiul a fost expus la un medicament care blochează canalul TRP, nu mai știe să facă diferența între regiunile cu mase mari și cele cu mase mici.

În mod similar, când echipa a scuturat vasele și a introdus semnale mecanice zgomotoase, mucegaiul și-a pierdut abilitatea de a naviga spre o țintă preferențială. Aceste variații ale experimentului sugerează că Physarum „a dezvoltat o nouă metodă mecanosenzorială”, conform studiului.

Studiul arată o perspectivă nouă asupra evoluției organismelor fără creier, cât și posibilități noi de a le utiliza în robotică sau domeniul rețelelor neuronale. Abilitățile mecanosenzoriale ale mucegaiurilor sunt similare cu cele ale celulelor somatice, inclusiv ale neuronilor, așa că pot oferi informații despre creier, deși nu au unul.

„Physarum ne poate da indicii despre alte feluri de inteligență. Abilitatea lui de a citi mediul e importantă”, a zis Murugan.