دور الأنماط البيو كهربائية في التكوين التنظيمي: محاكاة تطورية والتحقق في تجديد البلاناري

تعتبر الأنماط البيو كهربائية الداخلية من المنظمات الهامة للنمط التشريحي خلال التطور الجنيني، والتجديد، والسرطان. بينما هناك ثلاث فئات معروفة من الأنماط البيو كهربائية الإرشادية: الترميز المباشر، والترميز غير المباشر، والمحفز الثنائي، فإنه ليس معروفًا كيف يمكن استغلال هذه المبادئ التصميمية من قبل التطور وما هي مزاياها النسبية. لفهم الدور التطوري للبيو كهرباء في التوازن التشريحي بشكل أفضل، طورنا أوتوماتون خلوية عصبية (NCA). استخدمنا الخوارزميات التطورية لتحسين هذه النماذج لتحقيق أنماط مرفوجينية موثوقة مدفوعة بطرق مختلفة يمكن للأنسجة تفسير نمطها البيو كهربائي لتحقيق نتائج تشريحية لاحقة. وجدنا أن: (1) جميع الأنواع الثلاثة من الرموز البيو كهربائية تسمح بالوصول إلى الأشكال المستهدفة؛ (2) إعادة تعيين النمط البيو كهربائي والتغير في مدة المحفز الثنائي تغيران التكوين؛ (3) تُظهر الكائنات ذات النمط المباشر ثباتاً ناشئًا للتغيرات في التكوينات التشريحية الأولية؛ (4) تُظهر الكائنات ذات النمط غير المباشر ثباتاً ناشئًا أمام الاضطرابات البيو كهربائية؛ (5) تُظهر الكائنات ذات النمط المباشر وغير المباشر كفاءة عامة ناشئة في مواجهة أنماط بيو كهربائية جديدة (مدوّرة)؛ (6) تُظهر الكائنات ذات النمط المباشر كفاءة إعادة تشكيل ناشئة في مرحلة ما بعد التطور. نظرًا لأن محاكاتنا كانت في الأساس نظامًا هوموستاتيكيًا يسعى لتحقيق أهداف محددة في الفضاء التشريحي، سعينًا لفهم دور الأدوية المضادة للقلق التي تقلل من القلق بشأن المسافة إلى تلك الأهداف. قمنا بمحاكاة مثبطات امتصاص السيروتونين الانتقائية، التي قللت من قدرة الأجنة الاصطناعية على تفسير الأنماط البيو كهربائية بشكل صحيح بسبب تغيير في آلية مكافأة الكائنات الحية، مما أدى إلى زيادة تباين النتائج التنموية، وانهيار الشكل العالمي، وإحداث ثنائية تشريحية في بعض الكائنات. تم التحقق من هذه النتائج الحسابية من خلال البيانات التي تم جمعها من تجارب حية في تعرض مثبطات امتصاص السيروتونين في تجديد ديدان البلاناري.