小圓蟲的神經系統揭示性別差異對行為及繁殖的影響

擁有 302 個神經元的雌雄同體圓蟲，當中 200 個位於其頭部，顯示出驚人的性別特異性神經系統差異，以及這些差異如何影響行為、生殖和衰老。東北大學的研究人員比較了雄性及雌雄同體秀麗線蟲（Caenorhabditis elegans）的腦部活動，這種微小的蠕蟲在生物研究中被廣泛使用，以瞭解性別如何影響雄性和雌性神經系統的不同。其研究發表於《當前生物學》（Current Biology）期刊，顯示幾乎每個化學感覺神經元對於至少一種化學信號的反應均因動物的性別而異，「這表明性別二形性電路普遍存在且依賴於刺激」，

研究人員在研究中寫道。由於雄性和雌雄同體的神經系統在資訊處理上顯示出廣泛的差異，首席研究員告訴東北大學，他們的核心問題在於腦部結構如何與腦部功能相關聯。

神經系統的性別差異

在長度為 1 毫米的透明雌雄同體秀麗線蟲中，根據東北大學的資料，其神經系統中擁有 302 個神經元，而雄性則約有 387 個。東北大學的物理學副教授 Vivek Venkatachalam 解釋，這些蠕蟲主要是化學感覺動物，重度依賴嗅覺和味覺。研究人員在蠕蟲遇到化學刺激（包括氣味、鹽和資訊素）時，監測各個神經元的反應。透過鈣成像技術，該技術可測量神經元內鈣水平的變化，他們追蹤了動物頭部神經活動的變化。

該團隊發現，感官反應不僅在性別之間存在差異，且也依賴於刺激。「我們已經知道雄性和雌雄同體蠕蟲的神經系統在某種程度上是不同的，但一個接線圖只能告訴你腦部實際運作的部分」，東北大學的生物學副教授 Javier Apfeld 在東北大學報告中表示。

感官反應的性別特異性

團隊發現，感官反應不僅因性別而異，還因刺激而異，並在與進食和消化相關的神經元中識別出性別特異性的反應。「這種二形性和單形性活動在下游中介神經元中存在的程度較低，而在運動神經元中的程度則更低，這表明感官神經元是性別二形性活動的主要來源和位置」，研究人員報告指出。研究人員還調查了神經活動的差異是否與神經元之間的物理連接差異相對應。科學家們將蠕蟲觀察到的神經活動與之前發表的突觸連接圖譜進行比較，或稱連接組（connectomes）。

研究人員發現，神經元的功能差異與其物理連接的差異是不同的。換句話說，研究人員調查了神經活動是否與神經元之間的物理連接相對應。他們發現結構差異並不預測功能改變。

「我們測量的功能活動與兩性發表的突觸連接組進行比較，顯示功能連接的性別二形性與突觸連接的性別二形性是不同且互補的」，研究指出。這些發現可能為調查其他物種的神經系統性別差異提供基礎。然而，Venkatachalam 警告說，來自蠕蟲的結果不一定能直接應用於人類。「目標是學習全球適用的神經計算原則」，他在東北大學新聞中總結道。

小圓蟲研究揭示神經系統性別差異的意義

這項研究深入探討了雌雄同體圓蟲的神經系統，揭示了性別如何影響其行為和生殖。研究結果顯示，神經元的功能差異並不完全依賴於物理連接，這一點挑戰了傳統觀念。透過分析感官反應，科學家們發現性別二形性在神經系統中扮演重要角色。這些發現不僅增進了對圓蟲神經系統的理解，也可能為未來研究其他物種的性別差異提供參考，進一步推動神經科學的發展。