細胞如何在大量噪音的情況下建立起有效的通訊系統？

細胞是一個動態體系，每時每刻都有大量的生化反應在進行。對于信號傳導來說，這個系統充斥著高水平的噪音。

那么細胞是怎樣在這種條件下準確傳遞化學信號的呢？

只有正確處理外界環境的信號細胞才能夠生存。然而生化反應或細胞狀態的變化，讓細胞難以檢測到信號的濃度，只能感知一個活化配體存在與否。加州大學的科學家們發現，細胞通過對信號進行持續監控，準確記錄了化學信號的濃度。在體外培養的人類細胞中，這種動態應答能夠有效從噪音環境中識別信號，避免在信號傳遞過程中出現信息損失。

細胞對外界化學信號的應答，取決于自己的生理狀態。但細胞生理狀態存在顯著的波動，比如說細胞中各種蛋白的含量會出現高達25%的變動。

這是相當大的噪音，細胞需要一個特別的解決方案。

研究人員發現，細胞并沒有一次次地捕捉細胞外化學信號的濃度，而是通過持續應答反映信號水平。信息學理論表明，這種方式可以消除細胞狀態變化造成的“噪音”。

為了了解細胞如何編碼化學信號的水平，將顯微成像與信息學理論結合了起來。他們研究了三個不同的化學通訊系統，鈣離子、ERK和NF-κB。這三種類型的信號傳導分別持續幾分鐘、一小時和差不多十小時。

研究團隊用一個特殊的顯微鏡系統記錄了細胞對這三種信號的應答。這個系統可以同時對大量細胞進行持續性監控，為人們展現細胞應答不同信號時發生的變化。