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Plants as a window on emergent memory and computation in dynamical distributed multicellular systems

Obiettivo

Plants are multicellular organisms with no brain, yet they respond to external stimuli by coordinating their cells into strategic growth-driven movement, termed tropisms. Specifically, local sensory information is encoded, processed and propagated across the tissue via stochastic transport of growth hormones, and the plant responds by growing. Notably, information-processing and growth (actuation) are merged; thus plants are a unique case of morphological computation. However, they have yet to be studied from this perspective. Doing so could offer groundbreaking insights into distributed computation in physical and biological systems. This research aims to provide such insights, by identifying the physical principles governing how plants use stochastic transport of molecules to encode in memory and process sensory information, and coordinate optimal movement in a large number of cells, enabling complex navigation. I propose a 3-part multiscale study based on tropisms combining theory and experiments; I build on our recent findings, based on response theory, showing that wheat shoots tropic response depends on a history of stimuli-where shoots sum and subtract stimuli over different timescales. In Aim 1 (tissue level) I interpret memory as both a signal-processing and movement-control function, showing it is an emergent property ubiquitous in plants. I extract response functions from tropism experiments across species, organs and stimuli, and analyze them via signal-processing and control theory, identifying computational and movement-control capabilities. Aim 2 reveals the microscopic-level underpinnings of emergent memory; I will identify physical mechanisms relating stochastic properties of biological signaling, observed via live microscopy, to macroscopic responses. Aim 3 (organism level) will reveal how plants combine computation and movement control to solve navigational problems (e.g. gradient detection) and identify the physical limits of their capabilities.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: Il Vocabolario Scientifico Europeo.

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Parole chiave

Parole chiave del progetto, indicate dal coordinatore del progetto. Da non confondere con la tassonomia EuroSciVoc (campo scientifico).

Programma(i)

Programmi di finanziamento pluriennali che definiscono le priorità dell’UE in materia di ricerca e innovazione.

Argomento(i)

Gli inviti a presentare proposte sono suddivisi per argomenti. Un argomento definisce un’area o un tema specifico per il quale i candidati possono presentare proposte. La descrizione di un argomento comprende il suo ambito specifico e l’impatto previsto del progetto finanziato.

Meccanismo di finanziamento

Meccanismo di finanziamento (o «Tipo di azione») all’interno di un programma con caratteristiche comuni. Specifica: l’ambito di ciò che viene finanziato; il tasso di rimborso; i criteri di valutazione specifici per qualificarsi per il finanziamento; l’uso di forme semplificate di costi come gli importi forfettari.

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

Procedura per invitare i candidati a presentare proposte di progetti, con l’obiettivo di ricevere finanziamenti dall’UE.

(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

TEL AVIV UNIVERSITY
Contributo netto dell'UE

Contributo finanziario netto dell’UE. La somma di denaro che il partecipante riceve, decurtata dal contributo dell’UE alla terza parte collegata. Tiene conto della distribuzione del contributo finanziario dell’UE tra i beneficiari diretti del progetto e altri tipi di partecipanti, come i partecipanti terzi.

€ 1 500 000,00
Costo totale

I costi totali sostenuti dall’organizzazione per partecipare al progetto, compresi i costi diretti e indiretti. Questo importo è un sottoinsieme del bilancio complessivo del progetto.

€ 1 500 000,00

Beneficiari (1)

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