雄性線蟲大腦中的一對神經(jīng)元使得它們能夠記住并尋求性，甚至是以犧牲食物為代價。這些雄性特異性神經(jīng)元是性別學(xué)習(xí)差異的必要條件，表明從遺傳上來看認(rèn)知能力的一些性別差異是天生的。

由于當(dāng)前對于大腦相異導(dǎo)致兩性間不同偏好、才能和判斷力的機(jī)制知之甚少，這非常的重要。由倫敦大學(xué)學(xué)院和艾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，證實(shí)了雄性與雌性線蟲截然不同的行為，與大腦發(fā)育和參與高階認(rèn)知加工腦區(qū)域結(jié)構(gòu)的差異直接相關(guān)。

資深作者、倫敦大學(xué)學(xué)院細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系Arantza Barrios博士說：“在許多動物包括人類中與學(xué)習(xí)相關(guān)的一些大腦區(qū)域顯示出性別差異，但對于這些差異如何直接影響行為卻并不清楚。”

“我們闡明了在性成熟過程中兩性之間遺傳和發(fā)育差異導(dǎo)致雄性線蟲大腦結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的機(jī)制。這些改變使得雄性大腦以不同的方式運(yùn)作，使得雄性能夠記住過去的性接觸，以及在未來優(yōu)先考慮的性別。”

該研究小組驚訝地發(fā)現(xiàn)，從前未知的一些細(xì)胞負(fù)責(zé)了這種行為改變。線蟲是一種得到充分研究的模式生物。他們證實(shí)生成雄性線蟲腦神經(jīng)元的細(xì)胞與生成人類腦神經(jīng)元的細(xì)胞共享了一些特征。它們是神經(jīng)元的伙伴及支持細(xì)胞——神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。

共同資深作者、倫敦大學(xué)學(xué)院細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系Richard Poole博士說：“這是第一個精確描述的例子證實(shí)在脊椎動物范圍外存在生成神經(jīng)元的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，尤其令人興奮地是我們發(fā)現(xiàn)探討的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是完全分化的細(xì)胞，這是一個在高等生物學(xué)中很難解決的問題。”

“我們現(xiàn)在可以利用這一系統(tǒng)來了解完全分化的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞是如何能夠重新進(jìn)入細(xì)胞周期并生成神經(jīng)元的。在未來這可能具有重要的治療意義。”

新鑒別的這對神經(jīng)元被稱作為“雄性神秘細(xì)胞”（MCMS），它們通過改變兩性共同的一個腦回路造成了兩性間的行為差異。只有具有雄性染色體的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞才會生成MCM神經(jīng)元。

Barrios說：“我們的結(jié)果表明，學(xué)習(xí)和認(rèn)知差異不僅取決于動物的性別，還取決于單個神經(jīng)祖細(xì)胞的性別。這意味著動物行為的不同方面在某些情況下或許可獨(dú)立于彼此形成，而非通過激素的共同協(xié)調(diào)作用。當(dāng)然并非所有的行為差異都是遺傳天生的，環(huán)境也起著重要作用。”

研究中采用的線蟲物種：秀麗隱桿線蟲有兩種性別——雄性和雌雄同體。這些雌雄同體線蟲實(shí)際上是改造的雌性，它們攜帶著自身的精子，不需要性來實(shí)現(xiàn)生殖。研究人員采用熒光標(biāo)記物鑒別出了這些MCMs，利用激光微束來手術(shù)切除它們探討了它們的功能。

研究人員利用經(jīng)典條件放射行為分析來測試了這些細(xì)胞對線蟲行為的影響。在實(shí)驗(yàn)中他們讓線蟲學(xué)會將厭惡或愉快的體驗(yàn)（例如激活或交配）與另一種刺激（鹽）聯(lián)系起來，改變了它們對這種刺激的行為反應(yīng)。之前在有鹽的情況下挨餓的線蟲，當(dāng)被置于具有不同鹽濃度的新環(huán)境中時學(xué)會了遠(yuǎn)離高鹽濃度的區(qū)域。這表明線蟲學(xué)會了將鹽視作是食物缺乏的一種標(biāo)志。

雄性和雌雄同體都完成了這類學(xué)習(xí)。相比之下，當(dāng)雄性線蟲在有鹽及配偶的情況下挨餓時，再將它們置于不同鹽濃度的新環(huán)境中時，雄性會尋找高鹽濃度的區(qū)域。這表明鹽與性的關(guān)聯(lián)強(qiáng)于并優(yōu)先于鹽與食物缺乏之間的關(guān)聯(lián)。這種行為改變不會發(fā)生在雌雄同體中。重要的是，其也不會發(fā)生在MCM神經(jīng)元被手術(shù)切除的雄性線蟲中——證實(shí)了這些神經(jīng)元是性別學(xué)習(xí)差異的必要條件。

艾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院研究小組利用連續(xù)切片電子顯微照片重建并分析了雄性線蟲大腦中MCMs與其他神經(jīng)元之間的聯(lián)系。他們發(fā)現(xiàn)MCMs連接了存在于兩性中的神經(jīng)元，而MCMs只存在于雄性中改造這些回路改變了處理信息的方式。

論文共同作者、艾伯特愛因斯坦醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)與神經(jīng)科學(xué)系教授Scott Emmons說：“只有在線蟲中，此刻有可能鑒別出神經(jīng)回路中的每個突觸。盡管是在小線蟲中開展這項(xiàng)工作，它為我們提供了一個視角幫助我們鑒別并有可能認(rèn)識人類性欲、性取向和性別認(rèn)同的多樣性。”

科學(xué)家們希望發(fā)現(xiàn)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞生成神經(jīng)元的機(jī)制，這是修復(fù)大腦損傷區(qū)域一個有前景的途經(jīng)。他們還想確定腦回路哪些特性調(diào)控了信息的獲得與保留來了解學(xué)習(xí)發(fā)生的機(jī)制。