男女大腦真的不一樣,《自然》發現幾小時就決定了一生

2022年05月08日11:00

  對包括我們人類在內的大量動物來說,個體行為的塑造離不開性激素的調控。自從出生伊始,激增的雌性激素水平就在發育中的大腦內塑造著神經回路,這個過程足以產生持續終生的影響,也解釋了兩性在大腦結構和行為上的大量差異。

  當我們站在遺傳學的角度,這一切又該如何解釋?科學家已經知道,雌性激素控制了大腦中多個基因的表達:當被激活的雌性激素受體直接與神經元中的DNA結合,它們可以起到基因開關的作用,從而操控基因的表達。

  但至今未知的問題是,這些雌性激素受體具體作用於哪些神經元,又是如何造成兩性的差異?

  在一項發表於《自然》的新研究中,冷泉港實驗室(CSHL)的助理教授Jessica Tollkuhn帶領團隊回答了這個問題,他們揭示了一個在生命初期極其短暫的過程如何帶來終生影響。

  在實驗中,Tollkuhn教授團隊研究的對像是小鼠,以及小鼠大腦兩性差異的主要調控因素:雌性激素雌甾二醇。他們分別觀察了雄性和雌性小鼠,並將成年個體的大腦與正在發育中的年輕個體大腦進行了對比,從中找到了雌甾二醇受體在大腦中調控的區域。

  無論是雄性還是雌性,小鼠大腦中都有雌性激素出現、扮演重要的角色。對於雄性小鼠,在剛出生時,一個短暫的過程產生了額外的影響。小鼠的睾酮水平出現了一段持續僅僅幾個小時的激增期,而由於一些神經元可以利用睾酮自行生產雌甾二醇,因此雄性小鼠的雌性激素水平也出現了短暫的激增,這也對發育中的神經回路起到了塑造的作用。

  結果就是,雄性小鼠中的某些特定腦區變得更大、包含的神經元數量也更多。這樣的差異直接影響了成年後的一系列行為,包括交配、養育後代以及侵略性。

  “在大腦的發育過程中有一個關鍵期,這時神經連接開始形成,可以造成永久的結構變化。這個短暫的激素激增階段,卻對大腦發育造成了持久的影響。”Tollkuhn教授表示。

  研究團隊檢驗了在激素激增之後,雌性激素受體在大腦中作用的具體位置。他們聚焦於一個名為終紋床核(BNST)的腦區,無論是對於小鼠還是人類,雄性/男性的這個腦區都比雌性/女性更大。

  ▲雄性小鼠的終紋床核腦區更大,大量神經元能產生雌性激素受體(圖片來源:BRUNO GEGENHUBER/TOLLKUHN LAB/CSHL, 2022)

  研究團隊還發現,大量基因受到雌性激素的控制,包括不少參與神經發育和神經信號的基因。儘管這些雌性激素在大腦中僅僅停留幾個小時,但這些受激素調控的基因卻可以活躍數週,持續影響神經元的形成。

  因此,這項研究揭示了雌性激素在大腦中調控的具體腦區與相關基因。接下來,Tollkuhn教授團隊希望進一步瞭解這些基因如何調控雌性激素對大腦發育、行為和疾病的多重影響。

  參考資料:

  [1] B。 Gegenhuber et al。, Epigenetic regulation of brain sexual differentiation by estrogen receptor alpha。 Nature (2022)。 https://doi.org/10.1038/s41586-022-04686-1

  [2] Cold Spring Harbor Laboratory discovers how hormones define brain sex differences。 Retrieved May 4th, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/951223

  本文來自藥明康德內容微信團隊

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