Это важно, так как очень мало известно о том, как мозг различается, чтобы дать представителям двух полов разные предпочтения, склонности и суждения.Исследование UCL (Великобритания) и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна (США), опубликованное сегодня в журнале Nature и финансируемое Wellcome Trust, NIH, Marie Curie и G. Harold. Благотворительный фонд Leila Y. Mathers демонстрирует прямую связь между контрастирующим поведением мужских и женских червей и различиями в развитии и структуре мозга в областях, вовлеченных в процессинг более высокого порядка.
Старший автор доктор Аранца Барриос, UCL Cell «Биология развития» заявила: «Участки мозга, участвующие в обучении, демонстрируют половые различия у многих животных, включая человека, но неясно, как эти различия напрямую влияют на поведение.«Мы показали, как генетические различия и различия в развитии между двумя полами приводят к структурным изменениям в мозге самцов червей во время полового созревания.
Эти изменения заставляют мужской мозг работать по-другому, позволяя самцам запоминать предыдущие сексуальные контакты и отдавать предпочтение сексу в будущих ситуациях. "Команда была удивлена, обнаружив, что ранее не идентифицированные клетки ответственны за изменение поведения, поскольку черви — чрезвычайно хорошо изученный модельный организм. Они смогли показать, что клетки, из которых рождаются нейроны мужского мозга, обладают общими характеристиками с клетками, из которых формируются нейроны головного мозга человека. Это глиальные клетки — компаньоны и опорные клетки нейронов.
Соавтор доктор Ричард Пул, UCL Cell «Биология развития» заявила: «Это первый хорошо описанный пример нейронов, образующих глию, за пределами позвоночных, и он особенно интересен, поскольку мы обнаруживаем, что рассматриваемые глиальные клетки являются полностью дифференцированными клетками, и эту проблему сложно решить у высших организмов.«Теперь мы можем использовать эту систему, чтобы понять, как полностью дифференцированная глия может повторно войти в клеточный цикл и генерировать нейроны.
Это может иметь важные терапевтические последствия в будущем».Недавно идентифицированная пара нейронов — так называемые «загадочные мужские клетки» или «MCM» — создают поведенческие различия между полами, изменяя общую для обоих мозговую цепь.
Рождаются нейроны или нет, зависит от генетического пола глиальных клеток, из которых они возникают, а не от пола животного или гормонов. Нейроны MCM состоят только из глиальных клеток, имеющих мужские хромосомы.
Доктор Барриос добавил: «Наши результаты показывают, что различия в обучении и восприятии зависят не только от пола животного, но и от пола отдельных нервных клеток-предшественников. Это означает, что различные аспекты поведения животного могут развиваться независимо от каждого из них. другие — при некоторых обстоятельствах, а не через скоординированное действие гормонов. Конечно, не все поведенческие различия заложены генетически, окружающая среда также может играть важную роль ».
Используемый в исследовании вид червей, Caenorhabditis elegans, имеет два пола: самцы и гермафродиты. Эти гермафродиты представляют собой существенно модифицированные самки, несущие собственную сперму и не нуждающиеся в сексе для размножения. MCM были идентифицированы с использованием флуоресцентно меченых маркеров, и их функция могла быть исследована путем хирургического удаления их с помощью лазерного микропучка.
Влияние клеток на поведение червей было проверено с помощью классических анализов обусловливающего поведения, в которых черви учатся связывать неприятные или приятные переживания (например, голод или спаривание) с другим стимулом (солью) и изменяют свои поведенческие реакции на этот стимул. Черви, которые ранее голодали в присутствии соли, научились уходить из областей с высокой концентрацией соли, когда их помещали в новую среду с различными концентрациями соли. Это указывало на то, что черви научились воспринимать соль как признак отсутствия пищи.
Этот тип обучения выполняют как мужчины, так и гермафродиты. Напротив, когда самцов морили голодом в присутствии соли и партнеров (то есть половых партнеров), а затем помещали в новую среду с другой концентрацией соли, самцы искали участки с высокой концентрацией соли. Это указывало на то, что связь соли с полом была сильнее и предпочтительнее, чем связь соли с недостатком пищи. Такое изменение поведения не происходит у гермафродитов.
Важно отметить, что это также не происходит у мужчин, у которых нейроны MCM были удалены хирургическим путем, что демонстрирует, что эти нейроны необходимы для основанных на полу различий в обучении.Команда Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна использовала электронные микрофотографии последовательных срезов, чтобы восстановить и проанализировать связи, установленные MCM с другими нейронами мужского мозга. Они обнаружили, что MCM связаны с нейронами, которые присутствуют у обоих полов, и что присутствие MCM только у мужчин реконструирует эти цепи, чтобы изменить способ обработки информации.
Соавтор, профессор Скотт Эммонс из кафедры генетики и нейробиологии Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна, сказал: «В настоящее время только у C. elegans возможно идентифицировать каждый синапс в нейронной цепи так, как мы. сделано здесь. Хотя работа выполняется с помощью небольшого червя, она тем не менее дает нам перспективу, которая помогает нам оценить и, возможно, понять разнообразие человеческой сексуальности, сексуальной ориентации и гендерной идентификации ».Ученые надеются обнаружить, как глиальные клетки образуют нейроны, поскольку это многообещающий путь для восстановления поврежденных участков мозга.
Они также хотят определить, какие конкретные свойства мозговых цепей регулируют получение и сохранение информации, чтобы понять, как происходит обучение.