每天，人类都在为自己做出选择。为了确保做出的决定适合当时的情况，这些决定往往需要结合一系列的环境线索。我们的感官为我们提供了做决定所需的大量知识。它们收集了我们周围环境的某些细节，如视觉和听觉信息，我们的大脑将其结合起来，建立一个整体的感知。这被称为多感官或多模态感知。在这方面，单个细胞与人类没有什么不同。它们不断地做出关键的决定，例如是否分裂。因此，苏黎世大学（UZH）的研究人员将在人类中发现的情境、多模态感知的概念扩展到单个细胞。
令人惊讶的是，科学家们发现，单细胞做出的决定比之前想象的要自主得多。
Lucas Pelkmans说：“单个细胞的充分决策使用了多模态感知，使细胞能够将外部信号（如生长因子）与来自细胞内部的信息（如细胞器的数量）相结合。”Pelkmans是UZH分子生命科学系的一名教授。
有时，这种内部线索会推翻外部刺激：例如在肿瘤中，特定细胞的实际状态会推翻抗增殖药物的治疗，从而使其产生抗药性。“这种抗药性是抗击癌症的一个主要问题。”Pelkmans说：“解决方案可能来自于考虑到单个细胞所经历的环境线索，并最终改变它们。”
为了测试细胞是否像人类一样根据上下文、多模态感知做出决定，科学家们必须同时测量多个信号节点的活动--细胞的外部传感器--以及细胞内部的几个潜在线索，如当地环境和细胞器的数量。一切都必须在单细胞和数百万个细胞中进行分析。“为了做到这一点，我们使用了'4i'，一种在UZH开发的方法，它允许我们使用荧光显微镜同时对单细胞中多达80种不同的蛋白质和蛋白质修饰进行可视化和量化，”该研究的第一作者Bernhard Kramer说。
研究人员发现，各细胞中单个传感器活动的变化与内部线索的变化密切相关。例如，线粒体的丰度，即细胞的动力站，从根本上影响了单个细胞对外部刺激的感知。此外，每个传感器都会整合来自细胞内部的不同线索。当研究人员评估一个单细胞的重要决定时--即在增长刺激下增殖或保持静止--他们发现，细胞的选择是由多个传感器的感知介导的，并可预测地受到细胞内部状态的线索的调节。
“对于一个细胞的任何具体决定，所有外部信号和内部线索都必须被一致看待。单个细胞因此能够做出充分的依赖环境的决定--因此显然比以前认为的更聪明，”博士候选人 Kramer说。