كشف النظام العصبي لدوائر الديدان الصغيرة عن تأثير الفروق الجنسية على السلوك والتكاثر

تظهر الديدان الخيطية المزدوجة الجنس، التي تحتوي على 302 خلية عصبية، منها 200 في رأسها، اختلافات مذهلة في النظام العصبي الخاص بالجنس، وكيف تؤثر هذه الاختلافات على السلوك والتكاثر والشيخوخة. قام الباحثون من جامعة Northeastern بمقارنة النشاط الدماغي للذكور والديدان الخيطية المزدوجة الجنس (Caenorhabditis elegans)، وهي ديدان صغيرة تستخدم على نطاق واسع في الأبحاث البيولوجية، لفهم كيفية تأثير الجنس على اختلافات النظام العصبي بين الذكور والإناث. تم نشر دراستهم في مجلة Current Biology، حيث أظهرت أن تقريبًا كل خلية عصبية حسية تستجيب لنوع واحد على الأقل من الإشارات الكيميائية تختلف استجابتها حسب جنس الحيوان، "وهذا يشير إلى أن الدوائر العصبية ذات الشكل الثنائي للجنس موجودة بشكل عام وتعتمد على التحفيز"،

كتب الباحثون في دراستهم. نظرًا لأن النظام العصبي للذكور والديدان الخيطية المزدوجة الجنس يظهر اختلافات واسعة في معالجة المعلومات، أخبر الباحث الرئيسي جامعة Northeastern أن السؤال الأساسي لديهم هو كيف يرتبط هيكل الدماغ بوظيفة الدماغ.

اختلافات الجنس في النظام العصبي

في الديدان الخيطية المزدوجة الجنس الشفافة بطول 1 ملليمتر، وفقًا لبيانات جامعة Northeastern، تحتوي على 302 خلية عصبية، بينما يحتوي الذكور على حوالي 387 خلية. أوضح أستاذ الفيزياء المساعد في جامعة Northeastern Vivek Venkatachalam أن هذه الديدان تعتمد بشكل كبير على الحواس الكيميائية، وتعتمد بشكل كبير على حاستي الشم والتذوق. قام الباحثون بمراقبة استجابة الخلايا العصبية المختلفة عندما تتعرض الديدان لتحفيز كيميائي (بما في ذلك الروائح والملح والفيرومونات). من خلال تقنية تصوير الكالسيوم، التي تقيس التغيرات في مستويات الكالسيوم داخل الخلايا العصبية، تتبعوا تغيرات النشاط العصبي في رأس الحيوان.

وجد الفريق أن الاستجابات الحسية تختلف ليس فقط بين الجنسين، ولكن أيضًا تعتمد على التحفيز. "لقد عرفنا بالفعل أن النظام العصبي للذكور والديدان الخيطية المزدوجة الجنس مختلف إلى حد ما، لكن مخطط الاتصال يمكن أن يخبرك فقط عن الأجزاء التي تعمل فعليًا في الدماغ"، كما ذكر أستاذ البيولوجيا المساعد في جامعة Northeastern Javier Apfeld في تقرير من جامعة Northeastern.

الاستجابة الحسية الخاصة بالجنس

اكتشف الفريق أن الاستجابات الحسية تختلف ليس فقط بسبب الجنس، ولكن أيضًا بسبب التحفيز، وتم التعرف على استجابات خاصة بالجنس في الخلايا العصبية المرتبطة بالتغذية والهضم. "توجد هذه الأنشطة الثنائية الشكل والنمطية في مستوى أقل في الخلايا العصبية الوسيطة، وفي مستوى أقل في الخلايا العصبية الحركية، مما يشير إلى أن الخلايا العصبية الحسية هي المصدر والموقع الرئيسي للنشاط الثنائي الشكل للجنس"، كما أشار الباحثون. كما درس الباحثون ما إذا كانت الاختلافات في النشاط العصبي تتوافق مع الاختلافات في الاتصالات الفيزيائية بين الخلايا العصبية. قارن العلماء النشاط العصبي الذي لوحظ في الديدان مع الخرائط السابقة للاتصالات المشبكية، أو ما يسمى بـ connectomes.

وجد الباحثون أن الاختلافات في وظيفة الخلايا العصبية تختلف عن اختلافات الاتصال الفيزيائي. بعبارة أخرى، درس الباحثون ما إذا كان النشاط العصبي يتوافق مع الاتصالات الفيزيائية بين الخلايا العصبية. وجدوا أن الاختلافات الهيكلية لا تتنبأ بالتغيرات الوظيفية.

"النشاط الوظيفي الذي قمنا بقياسه مقارنةً بالخرائط المشبكية التي تم نشرها للذكور والإناث، يظهر أن الاختلاف الثنائي الشكل في الاتصال الوظيفي يختلف ويكمل الاختلاف الثنائي الشكل في الاتصال المشبكي"، كما أشارت الدراسة. قد توفر هذه الاكتشافات أساسًا للتحقيق في اختلافات الجنس في النظام العصبي لأنواع أخرى. ومع ذلك، حذر Venkatachalam من أن النتائج المستخلصة من الديدان قد لا تنطبق مباشرة على البشر. "الهدف هو تعلم مبادئ الحساب العصبي التي تنطبق عالميًا"، كما اختتم في أخبار جامعة Northeastern.

دراسة الديدان الصغيرة تكشف عن أهمية اختلافات الجنس في النظام العصبي

تستكشف هذه الدراسة بعمق النظام العصبي للديدان الخيطية المزدوجة الجنس، كاشفةً كيف يؤثر الجنس على سلوكها وتكاثرها. تظهر نتائج الدراسة أن اختلافات وظيفة الخلايا العصبية لا تعتمد تمامًا على الاتصالات الفيزيائية، مما يتحدى المفاهيم التقليدية. من خلال تحليل الاستجابات الحسية، اكتشف العلماء أن الاختلافات الثنائية الشكل تلعب دورًا مهمًا في النظام العصبي. لا تعزز هذه الاكتشافات الفهم لنظام الديدان العصبي فحسب، بل قد توفر أيضًا مرجعًا للأبحاث المستقبلية حول اختلافات الجنس في أنواع أخرى، مما يدفع تقدم علم الأعصاب إلى الأمام.