【編者按】大腦是如何使男性和女性具有不同偏好、天賦和判斷的？一直以來，我們對這方面的了解非常之少而又總是充滿好奇。近期，在雄性線蟲的大腦中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一對與交配有關(guān)的神經(jīng)元，這些變化使雄性的大腦與雌性不同，這也許能夠進(jìn)一步解釋人類兩性在認(rèn)知和學(xué)習(xí)方面的差異。本文由新智元@王婉婷 編譯。

這幅圖片是對于成年雄性（藍(lán)色）和雙性（粉色）C. elegans線蟲大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)的藝術(shù)演繹。雄性特有的來自膠質(zhì)細(xì)胞的中間神經(jīng)元（紅色）在性成熟的過程中重構(gòu)了神經(jīng)回路、使兩性在學(xué)習(xí)上的可塑性不同。

在雄性線蟲的大腦中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一對與交配有關(guān)的神經(jīng)元，這種神經(jīng)元使它們即使是在缺乏食物的情況下依然不忘要追求交配。這種雄性特有的神經(jīng)元與學(xué)習(xí)方面的性別差異也有關(guān)系，這意味著認(rèn)知能力上的性別差異可能是與生俱來地存在于基因中的。

這一發(fā)現(xiàn)十分重要。因?yàn)橹两駷橹?，我們對于大腦如何使男性和女性具有不同偏好、天賦和判斷，了解得非常之少。

MCMs：雄性的神秘細(xì)胞

這個(gè)發(fā)表于《自然》雜志的研究，在英國惠康基金會（theWellcome Trust）、美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）、瑪麗居里基金以及哈羅德與萊利婭馬瑟斯基金的資助下，由英國倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）和美國阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院（AlbertEinstein College of Medicine）的研究人員共同完成。這個(gè)研究展示出了雄性和雌性線蟲的差異性行為與大腦中一些涉及高級加工的區(qū)域的差異性發(fā)育和構(gòu)造有著直接聯(lián)系。

來自倫敦大學(xué)學(xué)院細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)的資深研究員Arantza·Barrios博士說：“許多動物、包括人類，大腦中涉及學(xué)習(xí)的區(qū)域都表現(xiàn)出性別差異，但這些差異是如何直接影響行為的，仍然是個(gè)謎?！?/em>

“我們已經(jīng)展現(xiàn)出了線蟲兩性間基因和發(fā)育上的差異是如何導(dǎo)致雄性線蟲在性成熟過程中大腦的結(jié)構(gòu)性變化。這些變化使雄性的大腦與雌性不同，令雄性能夠記得過往的交配經(jīng)歷、并在未來也優(yōu)先‘考慮’交配行動?！?/em>

線蟲是一種在研究中極為常用的動物，研究人員非常驚訝于能夠發(fā)現(xiàn)先前未能斷定功能的細(xì)胞與行為改變有關(guān)。他們發(fā)現(xiàn)，誕生了雄性線蟲大腦中這種神經(jīng)元的細(xì)胞，與人類大腦中誕生出神經(jīng)元的細(xì)胞有著共有的特質(zhì)。他們都是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞 —— 為神經(jīng)元提供物理性支撐、提供養(yǎng)分并且維持液體環(huán)境恒定的細(xì)胞。

另一位來自倫敦大學(xué)學(xué)院細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系的資深研究員Richard·Poole博士說：“這是第一個(gè)在非脊椎動物中詳盡描述膠質(zhì)細(xì)胞分化神經(jīng)元的例子。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)我們尋找的這種膠質(zhì)細(xì)胞是高度分化的細(xì)胞時(shí)，我們非常興奮，因?yàn)檫@在高等有機(jī)體中是很難發(fā)生的?！?/em>

“我們現(xiàn)在可以通過探索這個(gè)系統(tǒng)，來理解高度分化的膠質(zhì)細(xì)胞是如何重新進(jìn)入細(xì)胞分裂周期并且分化出神經(jīng)元的。這可能未來在臨床方面有重要意義?！?/em>

這對最新識別的神經(jīng)元 —— 被稱作“雄性的神秘細(xì)胞”（mysterycells of the male，簡稱MCMs），通過改變兩性共有的一個(gè)神經(jīng)回路造成兩性的差異性行為。這種神經(jīng)元是否會誕生取決于線蟲的基因性別，與荷爾蒙表現(xiàn)出的性別或生理上表現(xiàn)出的性別無關(guān)。MCM神經(jīng)元只會從具有雄性性染色體的膠質(zhì)細(xì)胞中誕生。

Barrios博士補(bǔ)充道，“我們的發(fā)現(xiàn)表明學(xué)習(xí)和感知上的差異不僅由動物的性別決定，也受到個(gè)體的神經(jīng)祖細(xì)胞的性別的影響。這意味著對于一個(gè)動物來說，在某些情況下，行為的不同方面可能是互相獨(dú)立地發(fā)展的，而不是受到荷爾蒙的統(tǒng)一調(diào)控。當(dāng)然，并不是所有的行為差異都在基因?qū)用嫔吓c生俱來，環(huán)境有時(shí)候也會扮演重要角色?！?/em>

MCM神經(jīng)元對于性別差異性學(xué)習(xí)的影響

研究所使用的線蟲品種，Caenorhabditis elegans，有兩種性別：雄性和雙性。雙性的雌雄同體線蟲在本質(zhì)上是雌性的變種，本身有精子，無需為了繁衍而進(jìn)行性行為。研究發(fā)現(xiàn)，熒光標(biāo)記法可以識別出MCM細(xì)胞，也可以通過使用激光微束移除這種細(xì)胞來觀測到這種細(xì)胞的功能。

研究中使用經(jīng)典條件反射的方法檢測這種細(xì)胞對于線蟲行為的影響。線蟲學(xué)習(xí)將厭惡或愉快的經(jīng)歷（例如挨餓或是交配）與刺激物（鹽）聯(lián)系在一起并改變對這個(gè)刺激物的行為反應(yīng)。之前在鹽存在的情況下挨餓的線蟲，進(jìn)入具有多種鹽濃度的新環(huán)境后會遠(yuǎn)離高濃度鹽的區(qū)域。這說明線蟲學(xué)會了將鹽視為缺乏食物的信號。

雄性和雙性線蟲都表現(xiàn)出了這種學(xué)習(xí)。相反，當(dāng)雄性在同時(shí)有鹽和交配對象的情況下挨餓，建立起鹽與挨餓、鹽與交配的關(guān)系之后，進(jìn)入具有多種鹽濃度的新環(huán)境中，雄性不再回避高濃度鹽的區(qū)域，而是主動尋找前往。這說明這種鹽與性的聯(lián)系比鹽與食物匱乏的聯(lián)系更強(qiáng)、也更得到偏好。這種變化在雙性線蟲中并沒有被觀測到。重要的是，這種變化也不存在于MCM神經(jīng)元被移除的雄性線蟲中 —— 這表明這些神經(jīng)元對于性別決定的差異性學(xué)習(xí)是必須的。

來自阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)使用電子顯微鏡觀察連續(xù)切片來重現(xiàn)并分析雄性線蟲大腦中MCM和其他神經(jīng)元的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)。他們發(fā)現(xiàn)，與MCM連接的神經(jīng)元在兩性中都存在，但只有在雄性大腦中，MCM的存在會重構(gòu)神經(jīng)回路、改變信息處理的方式。

另一位研究者，來自阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院基因與神經(jīng)科學(xué)系的Scott·Emmons教授，評價(jià)道：“目前只有在這種線蟲（C.elegans）中，可能用我們使用的這個(gè)方法識別一個(gè)神經(jīng)回路中的每一個(gè)神經(jīng)突觸。雖然研究是在小蟲子身上進(jìn)行的，但它給了我們一個(gè)視角，幫助我們認(rèn)識、甚至理解人類的性別、性取向以及性別認(rèn)同。”

科學(xué)家們希望能發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)細(xì)胞是如何分化神經(jīng)元的，因?yàn)檫@是一條通向大腦損傷區(qū)域修復(fù)的、充滿潛力的道路。他們也想要弄清大腦神經(jīng)回路中什么樣的特殊性質(zhì)調(diào)控著信息的獲取和記憶，來了解學(xué)習(xí)是怎樣發(fā)生的。

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