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【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，研究人員發現了一對與交配有關的神經元，這些變化使雄性的大腦與雌性不同，這也許能夠進一步解釋人類兩性在認知和學習方面的差異。本文由新智元@王婉婷 編譯。
這幅圖片是對于成年雄性（藍色）和雙性（粉色）C. elegans線蟲大腦神經網絡聯結的藝術演繹。雄性特有的來自膠質細胞的中間神經元（紅色）在性成熟的過程中重構了神經回路、使兩性在學習上的可塑性不同。
在雄性線蟲的大腦中，研究人員發現了一對與交配有關的神經元，這種神經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元與學習方面的性別差異也有關系，這意味著認知能力上的性別差異可能是與生俱來地存在于基因中的。
這一發現十分重要。因為至今為止，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：雄性的神秘細胞
這個發表于《自然》雜志的研究，在英國惠康基金會（theWellcome Trust）、美國國立衛生研究院（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，由英國倫敦大學學院（UCL）和美國阿爾伯特愛因斯坦醫學院（AlbertEinstein College of Medicine）的研究人員共同完成。這個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域的差異性發育和構造有著直接聯系。
來自倫敦大學學院細胞與發育生物學的資深研究員Arantza·Barrios博士說：“許多動物、包括人類，大腦中涉及學習的區域都表現出性別差異，但這些差異是如何直接影響行為的，仍然是個謎。”
“我們已經展現出了線蟲兩性間基因和發育上的差異是如何導致雄性線蟲在性成熟過程中大腦的結構性變化。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歷、并在未來也優先‘考慮’交配行動。”
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現先前未能斷定功能的細胞與行為改變有關。他們發現，誕生了雄性線蟲大腦中這種神經元的細胞，與人類大腦中誕生出神經元的細胞有著共有的特質。他們都是神經膠質細胞 —— 為神經元提供物理性支撐、提供養分并且維持液體環境恒定的細胞。
另一位來自倫敦大學學院細胞與發育生物學系的資深研究員Richard·Poole博士說：“這是第一個在非脊椎動物中詳盡描述膠質細胞分化神經元的例子。當我們發現我們尋找的這種膠質細胞是高度分化的細胞時，我們非常興奮，因為這在高等有機體中是很難發生的。”
“我們現在可以通過探索這個系統，來理解高度分化的膠質細胞是如何重新進入細胞分裂周期并且分化出神經元的。這可能未來在臨床方面有重要意義。”
這對最新識別的神經元 —— 被稱作“雄性的神秘細胞”（mysterycells of the male，簡稱MCMs），通過改變兩性共有的一個神經回路造成兩性的差異性行為。這種神經元是否會誕生取決于線蟲的基因性別，與荷爾蒙表現出的性別或生理上表現出的性別無關。MCM神經元只會從具有雄性性染色體的膠質細胞中誕生。
Barrios博士補充道，“我們的發現表明學習和感知上的差異不僅由動物的性別決定，也受到個體的神經祖細胞的性別的影響。這意味著對于一個動物來說，在某些情況下，行為的不同方面可能是互相獨立地發展的，而不是受到荷爾蒙的統一調控。當然，并不是所有的行為差異都在基因層面上與生俱來，環境有時候也會扮演重要角色。”
MCM神經元對于性別差異性學習的影響
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上是雌性的變種，本身有精子，無需為了繁衍而進行性行為。研究發現，熒光標記法可以識別出MCM細胞，也可以通過使用激光微束移除這種細胞來觀測到這種細胞的功能。
研究中使用經典條件反射的方法檢測這種細胞對于線蟲行為的影響。線蟲學習將厭惡或愉快的經歷（例如挨餓或是交配）與刺激物（鹽）聯系在一起并改變對這個刺激物的行為反應。之前在鹽存在的情況下挨餓的線蟲，進入具有多種鹽濃度的新環境后會遠離高濃度鹽的區域。這說明線蟲學會了將鹽視為缺乏食物的信號。
雄性和雙性線蟲都表現出了這種學習。相反，當雄性在同時有鹽和交配對象的情況下挨餓，建立起鹽與挨餓、鹽與交配的關系之后，進入具有多種鹽濃度的新環境中，雄性不再回避高濃度鹽的區域，而是主動尋找前往。這說明這種鹽與性的聯系比鹽與食物匱乏的聯系更強、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神經元被移除的雄性線蟲中 —— 這表明這些神經元對于性別決定的差異性學習是必須的。
來自阿爾伯特愛因斯坦醫學院的研究團隊使用電子顯微鏡觀察連續切片來重現并分析雄性線蟲大腦中MCM和其他神經元的網絡聯結。他們發現，與MCM連接的神經元在兩性中都存在，但只有在雄性大腦中，MCM的存在會重構神經回路、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學院基因與神經科學系的Scott·Emmons教授，評價道：“目前只有在這種線蟲（C.elegans）中，可能用我們使用的這個方法識別一個神經回路中的每一個神經突觸。雖然研究是在小蟲子身上進行的，但它給了我們一個視角，幫助我們認識、甚至理解人類的性別、性取向以及性別認同。”
科學家們希望能發現膠質細胞是如何分化神經元的，因為這是一條通向大腦損傷區域修復的、充滿潛力的道路。他們也想要弄清大腦神經回路中什么樣的特殊性質調控著信息的獲取和記憶，來了解學習是怎樣發生的。
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