单个细胞的不同反应使肌肉更有控制力

单个肌肉细胞收缩的微小差异允许整个肌肉以更大的控制力和准确性弯曲。长期以来，专家们一直怀疑生物系统可能已经进化为将不可避免的变异作为一种形式的信息包含在其交流渠道中，专家们对此一视同仁。东京大学的一个专家小组将这些发现发表在科学杂志《细胞报告》上。

东京大学大学院研究生院执行实验的研究实验室负责人，最近的研究出版物的合著者说：“ 细胞对刺激的反应之间的差异实际上是另一种信息形式。” 。

尽管可以将机器人设计为一致地做出相同的反应，但是自然系统中的每个细胞都包含所有形式的特质，例如基因表达的独特模式。肌肉中的每个细胞都接收相同的神经信号以收缩或放松，但是一个细胞可能以强烈的收缩反应，而其邻居却以微弱的收缩反应。在科学界先前怀疑这些变化是由信息引起沿通信信道丢失。

在他们的新实验中，UTokyo的研究人员监测了实验室培养皿中生长的551个单个小鼠肌肉细胞的收缩情况，使每个细胞受到200次微小的电击，以观察不同细胞对相同刺激的反应。

最新研究出版物的第一作者，项目研究助理和田琢美说：“以前，没有人能够对这些单细胞进行重复测量。”

不管细胞对特定刺激的反应是强还是弱，当任何细胞受到更大的电击时，它都会以更大的反应发生反应。而且，单个细胞是一致的。每次细胞受到相同的电击刺激后，其反应方式均相同。

黑田东彦说：“我们观察到每个细胞都非常擅长准确地响应刺激。它们只是有所不同。”

对所有刺激水平的可靠而准确的响应可确保细胞的差异保持一致并因此有意义，而不是不可预测的混乱。细胞之间的差异意味着，总体上，肌肉组织可以检测到更大范围的刺激强度，并且可以响应相应的更大范围的控制。如果所有细胞的反应均相同，则整个肌肉组织只能执行开/关二进制响应。

研究人员使用小鼠骨骼肌的单纤维进行了其他实验，还分析了在人类患者手术期间常规收集的面部肌肉活动记录。

通过生物系统传达基本信息的单个细胞变异性的概念也可能与其他需要生命广泛响应的过程有关，例如激素分泌。例如，由于胰腺的各个β细胞对血糖水平的响应不同，胰腺可能能够释放不同量的胰岛素激素。

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