学习（learning）作为⼀个⼼理和认知的概念，是指获得新的理解、知识、⾏为、技能、价值观、态度和偏好的过程。传统上我们认为，学习是具有⾼级认知功能的⽣物体才具备的能⼒。然⽽，学习的边界在哪⾥？它到底是怎样发⽣的？有些研究者认为，我们能学习，可能是因为每⼀个单独的细胞都能“学习”。
“单细胞学习”这个概念最早出现于20世纪中叶，⼀经⾯世就饱受争议。在沉寂了⼏⼗年后，最近，这个问题⼜重新获得了研究⼈员的关注。研究⼈员希望能弄明⽩，在有脑和⽆脑的情况下，认知都是如何形成的。
1960年，Beatrice Gelber在亚利桑那州的图森市开设了⼀家名为基础健康研究所（Basic Health Research Institute）的机构。
当地的报纸采访了Gelber，将她描述为“热情的⼼理学家”，并报道了她所做的研究——这研究连她⾃⼰都觉得有些离经叛道。Gelber提到，⼏年前她在⼀种叫做草履⾍（Paramecium aurelia）的原⽣动物中发现了⼀种意想不到的⾏为。她认为，这种单细胞⽣物也具有学习能⼒，⽽学习能⼒不仅限于哺乳动物或⻦类这样的⾼等物种。她告诉记者，科学家们“⼀开始都认为我疯了，但现在，他们也觉得这有点意思。”
Gelber的学术⽣涯开始得并不算早，直到她的三个孩⼦都⻓⼤成⼈，她才真正开始科学研究。在印第安纳⼤学读博的时候，她对草履⾍明显复杂的⾏为产⽣了兴趣，并开始尝试训练这些带着纤⽑的单细胞⽣物，让它们将刺激与奖励联系起来，就像巴甫洛夫训练狗将铃声与⻝物联系起来。
她将草履⾍培养物放在显微镜载玻⽚的⼀滩液体上，插⼊⼀根涂有细菌的⾦属丝（细菌就是草履⾍的美味⻝物），虽然这些草履⾍刚开始会有些拘谨，但它们很快就向⾦属丝游去。经过⼏次试验，Gelber发现，将没有任何细菌的⾦属丝放⼊液体，也会引发相同的觅⻝⾏为。
实际上，在Gelber开始研究草履⾍的⼏⼗年前，就有⼈发现了原⽣动物会“学习”。
美国动物学家Herbert Spencer Jennings（1868-1947）曾研究过另⼀种原⽣动物——喇叭⾍ (Stentor roeseli)，⼀种单细胞喇叭形纤⽑⾍。Jennings使⽤胭脂红染料作为刺激物，发现喇叭⾍在反复接触刺激后会有不同的反应，这说明它们在某种程度上是在从过去的经验中学习。和 Gelber 的遭遇⼀样，他的发现也在 20 世纪中叶受到批评，并被认为是不可重复的。
还有⼀种单细胞黏菌——多头绒泡菌（Physarum polycephalum）——似乎也有简单学习的能⼒。这是⼀种特殊的单细胞⽣物，可以包含多个细胞核。法国⽣物学家 Audrey Dussutour 在她2017年的著作Le Blob（《斑点》）中，将多头绒泡菌当做理解“⾮神经⽣物”复杂⾏为的模型。
⼏年前，她的团队发现这种黏菌表现出⼀种⾮联想学习的能⼒，即“习惯性学习”（habituation）——⽣物体习惯于某种刺激后就不再对其做出反应。
学习通常需要以某种形式来存储环境信息，因此 Gershman 等研究⼈员希望推进的⼀个⽅向就是寻找单个细胞中可能形成记忆的机制——包括在液体中游动的单细胞⽣物，也包括多细胞动物中的单个细胞。Gunawardena 说，将两者归为⼀类并不是天⽅夜谭，“很多机制都是通⽤的。”
研究单细胞内信息存储机制的意义不⽌在于其本身。⼀些神经科学家甚⾄认为，这种机制甚⾄可以对更传统的关于⼈类记忆和学习的多细胞理论进⾏补充。Gershman说，“多年来，⼈们⼀直抱怨我们现在对⼤脑记忆的理解还远远不够。”
尽管科学家们认为单细胞⽣物研究与多细胞⽣物研究之间的重叠部分很有价值，但他们同时承认，学习，作为⼀种认知过程，和其他认知过程相区分的边界在哪⾥，还没有确定的答案。Dussutour 认为，如果在描述单细胞的复杂⾏为时，不去借⽤传统⾏为研究中使⽤的术语，可能就会少很多争议。毕竟，动物的学习⾏为和单细胞的“学习”是否等效，还有待验证。