Nature解密:男女为何大不同

【字体: 时间:2016年05月18日 来源:生物通

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  线虫或许不是来自金星或火星,但它们的大脑中具有性特异性回路导致了雌雄不同的行为。根据发布在《自然》(Nature)杂志上的一项研究,科学家们确定了在线虫神经系统中这些性别差异连接出现的机制。这项研究获得了NIH国家神经性疾病和中风研究所(NINDS)的资金资助。

  

生物通报道  线虫或许不是来自金星或火星,但它们的大脑中具有性特异性回路导致了雌雄不同的行为。根据发布在《自然》(Nature)杂志上的一项研究,科学家们确定了在线虫神经系统中这些性别差异连接出现的机制。这项研究获得了NIH国家神经性疾病和中风研究所(NINDS)的资金资助。

这一NINDS计划的项目主管Coryse St. Hillaire-Clarke博士说:“几十年来,人们很少关注性对生物医学研究许多领域的影响。这项研究有助于我们了解性如何影响大脑连接。”

在线虫中,有少数的神经元只存在于雄性或雌性大脑中。其余的神经元两性皆有,但它们在雄性和雌性大脑中的连接方式不同。哥伦比亚大学生物科学教授Oliver Hobert博士和同事们探讨了这些连接模式形成的机制。

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Hobert博士研究小组观察发现,在线虫达到性成熟前,处于幼年状态时,它们的大脑连接是一种混合状态,包含雄性和雌性排列形式。当达到性成熟时,它们的大脑会经历一次修剪过程,除去一些特殊的连接,导致了雄性或雌性模式。

Hobert博士说:“我们发现雌雄大脑差异是从包含两性特征的基态发展而来。从这一发育状态,明确地最终出现了雄性或雌性特征。”

接下来,Hobert博士研究小组证实大脑中性特异性的连接导致了两性行为。他们发现检测环境中诸如食物、捕食者或潜在配偶等化学信息的化学感应脑细胞——PHB神经元在雄性和雌性中以不同的方式运作。在雄性中,这些神经元对识别配偶信息极为重要,而在雌性中这些神经元帮助它们避开了特异的味觉信号。然而,在发育的早期雄性中的PHB神经元也响应调控味觉的信号,表明了即便这些神经元存在于所有线虫中,在成年期由于大脑中性特异性连接导致了它们的功能不同。

Hobert博士研究小组利用遗传工程线虫更仔细地检测了脑细胞间的单个连接。研究人员发现交换单个神经元的性别可改变连接方式,影响雌雄行为差异。

其他实验帮助确定了在发育过程中参与调控修剪过程的一些基因。Hobert博士研究小组发现,某些转录因子以双相状态存在,或许帮助建立了大脑中的雄性或雌性连接。在未来的实验中,Hobert博士和同事们计划探讨这些分子如何靶向修剪特定的连接。

性行为差异是在大脑发育过程中被编程,但人们却并不清楚这种情况确切是如何发生的。根据发表在2015年3月30日Nature Neuroscience杂志上的一项研究,在对雄性啮齿类动物性行为至关重要的一个大脑区域——视前区(POA)中,雌性表型是DNA甲基化抑制雄性相关基因的结果(Nature破解50年谜题:男女为何大不同? )。

2015年,Nature Neuroscience杂志发表的一项研究表明,男性和女性之间可能存在根本的痛觉差异。科学家们首次发现,雄性小鼠和雌性小鼠用不同的细胞处理痛觉。这不仅有助于深入理解理解痛觉机制,帮助人们开发更好的药物治疗慢性痛,还会影响人们用小鼠进行基础生物医学研究的方式(Nature子刊颠覆性发现:男女痛觉完全不同 )。

人们常说“男人来自火星,女人来自金星”,男性和女性的大脑连接真的存在根本性差异么?两个研究团队从相似的神经成像数据中得出了完全不同的结论。此前人们普遍认为,大脑的解剖结构和功能不受性别的影响。2013年年底,美国国家科学院院刊PNAS杂志发表的一项大脑成像研究颠覆了这一观点。宾州大学的Ruben Gur等人发现,男性和女性的大脑连接模式存在显著的差异。然而,这项研究很快便遭到了质疑(PNAS研究引争议:男女大脑是否根本不同? )。

(生物通:何嫱)

生物通推荐原文索引:

Oren-Suissa M et al. Sex-specific pruning of neuronal synapses in Caenorhabditis elegans. Nature. May 4, 2016. DOI: 10.1038/nature17977

 

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