9、T细胞遵循信号检测理论原则

T细胞遵循信号检测理论原则

1. 引言：设计淋巴细胞

为了有效且安全地启动免疫反应，淋巴细胞必须在无害背景的噪声中检测来自未知“入侵者”的信号。若依据统计最优检测理论来设计淋巴细胞，而尽量不考虑生物限制，那么淋巴细胞会具备哪些特性呢？

设计的“定制淋巴细胞”的所有功能特性与真实T细胞的以下特性惊人匹配：
- 克隆多样性和抗原特异性，每个细胞仅有一种受体类型。
- 每个配体分子“串行触发”多个T细胞受体（TCR）分子。
- 当触发的“TCR计数”超过高阈值时激活，该阈值由共刺激调节。
- 单个突变可将激动剂配体转变为拮抗剂配体。
- 自我肽的阳性和阴性选择，以及潜在自我反应性细胞的敏感性大幅降低（“无反应性”）。
- 极强刺激导致的反应抑制（“高区耐受”）。
- 抗原特异性、克隆独立的非特异性反应（细胞因子）产生。

这些特性都源于描述最优检测的通用统计形式。该设计的数学形式可用于计算其检测性能。此设计方法与常见模型不同，它从基本原理推导结构，避免依赖特定生物学或免疫学观点及实验数据，结果可无偏地与真实免疫系统比较。

2. 推导基本功能设计

设计始于定义任务，即近乎最优地检测各种“背景”信号中的不可预测“入侵者”信号。系统事先不知信号类型及来源，且两种来源可能贡献相同类型信号。此“免疫监视”任务与工程中的信号检测问题相似，目标是高概率检测弱入侵者信号，同时减少“误报”。

2.1 检测理论作为指导原则

假设只有一种可能的入侵者，用$P_d$表示入侵者存在时的检测概率，$P_f$表示“误报”概率。“最优”检测需兼顾最大$P_d$和最