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Current Biology:啥!神经元也有性别?还可以控制神经元的反应,从而控制行为!

来源:本站原创 2018-03-15 22:33

2018年3月15日讯 /生物谷BIOON /——在一项近日发表在《Current Biology》上的研究中,科学家们揭示了生物学性别如何影响神经细胞之间的交流并使雄性和雌性对相同的刺激产生不同的反应。这些发现将为揭示不同性别在神经发育、行为和对疾病敏感性等方面的差异带来曙光。


图片来源:University of Rochester Medical Center

“尽管本质上雌雄的神经系统是相同的,但是我们都知道许多神经疾病都存在性别差异,也知道性别如何影响动物的行为,同时还知道这些不同可能是生物学因素导致的。” 美国罗切斯特大学医学中心(URMC)生物医学遗传学、神经科学系及神经药物开发中心的副教授Douglas Portman博士说道,他是这项研究的领导者。“这项研究揭示了生物学性别和神经回路的控制和功能之间的联系,表明这些性别依赖的特点可以改变行为。”

这些结果是在秀丽线虫身上的实验中发现的,这是一种非常常见的研究生物学基本原理的模式生物。通过这种生物做出的许多发现可以在动物王国通用,因此这项研究对理解人类生物学有重要意义。事实上,医学和化学领域有3次诺贝尔奖都颁发给了涉及秀丽线虫的发现。

这项研究聚焦于雌雄线虫的行为差别。秀丽线虫也有两种性别,雄性和雌雄同体。尽管雌雄同体可以自己繁殖,它们也会和雄性线虫交配,因此被认为是一种变异的雌性。

秀丽线虫的行为受感官因素的驱使,尤其是气味和味道,常被线虫用于导航和交流。雌性线虫会分泌一种可以吸引雄性的荷尔蒙,并依靠这种荷尔蒙寻找对象。然而有一些雌性却也会被这种荷尔蒙吸引。尽管还不清楚这是为什么,但是科学家们猜想这种荷尔蒙信号可以帮助雌性避开竞争激烈的地方。

科学家们想搞明白的问题是为什么相同的刺激会使不同性别的动物产生不同的生物学反应。秀丽线虫尤其适合用于研究这个问题,因为科学家对它整个神经网络的发育、功能和多种联系的细节了如指掌。秀丽线虫还提供了一种很好的研究生物学机理的平台,因为在研究这些问题的时候不会受到像其他复杂动物身上出现的群体的影响。

在实验中,科学家们可以操纵线虫神经元的性别,尤其是可以将单个神经细胞由雄性变为雌性,或者反过来操作。在进行这些操作的时候,科学家们发现一对叫做ADF的感觉神经元具有性别特异性的行为差异。在雄性体内,这些神经元可以刺激一个叫做mab-3的基因表达,引导雄性追踪荷尔蒙找到其源头。而在雌性体内,这些神经元则会产生不同的反应,引导雌性远离这些信号。当改变这对神经元的生物学性别之后,雄性和雌性对荷尔蒙的反应就调换了过来。

“这些发现表明动物的生物学性别指导着动物的行为。”Portman说道。“在这个案例中,单对神经元对与性别相关的同一个刺激产生的行为反应不同,但是都对二者有益。这表明生物学性别调整神经网络的机理可以帮助我们了解为什么雄性和雌性有患神经疾病或者免患神经疾病的倾向。”(生物谷Bioon.com)

参考资料:

Douglas S. Portman et al.A Single-Neuron Chemosensory Switch Determines the Valence of a Sexually Dimorphic Sensory Behavior.Current Biology Published online: March 8, 2018。DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2018.02.029

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