男女大脑真的不一样,《自然》发现几小时就决定了一生

对包括我们人类在内的大量动物来说,个体行为的塑造离不开性激素的调控。自从出生伊始,激增的雌性激素水平就在发育中的大脑内塑造着神经回路,这个过程足以产生持续终生的影响,也解释了两性在大脑结构和行为上的大量差异。

当我们站在遗传学的角度,这一切又该如何解释?科学家已经知道,雌性激素控制了大脑中多个基因的表达:当被激活的雌性激素受体直接与神经元中的DNA结合,它们可以起到基因开关的作用,从而操控基因的表达。

但至今未知的问题是,这些雌性激素受体具体作用于哪些神经元,又是如何造成两性的差异?

男女大脑真的不一样,《自然》发现几小时就决定了一生

在一项发表于《自然》的新研究中,冷泉港实验室的助理教授Jessica Tollkuhn带领团队回答了这个问题,他们揭示了一个在生命初期极其短暂的过程如何带来终生影响。

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在实验中,Tollkuhn教授团队研究的对象是小鼠,以及小鼠大脑两性差异的主要调控因素:雌性激素雌甾二醇。他们分别观察了雄性和雌性小鼠,并将成年个体的大脑与正在发育中的年轻个体大脑进行了对比,从中找到了雌甾二醇受体在大脑中调控的区域。

无论是雄性还是雌性,小鼠大脑中都有雌性激素出现、扮演重要的角色。对于雄性小鼠,在刚出生时,一个短暂的过程产生了额外的影响。小鼠的睾酮水平出现了一段持续仅仅几个小时的激增期,而由于一些神经元可以利用睾酮自行生产雌甾二醇,因此雄性小鼠的雌性激素水平也出现了短暂的激增,这也对发育中的神经回路起到了塑造的作用。

结果就是,雄性小鼠中的某些特定脑区变得更大、包含的神经元数量也更多。这样的差异直接影响了成年后的一系列行为,包括交配、养育后代以及侵略性。

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“在大脑的发育过程中有一个关键期,这时神经连接开始形成,可以造成永久的结构变化。这个短暂的激素激增阶段,却对大脑发育造成了持久的影响。”Tollkuhn教授表示。

研究团队检验了在激素激增之后,雌性激素受体在大脑中作用的具体位置。他们聚焦于一个名为终纹床核的脑区,无论是对于小鼠还是人类,雄性/男性的这个脑区都比雌性/女性更大。

男女大脑真的不一样,《自然》发现几小时就决定了一生

▲雄性小鼠的终纹床核脑区更大,大量神经元能产生雌性激素受体

研究团队还发现,大量基因受到雌性激素的控制,包括不少参与神经发育和神经信号的基因。尽管这些雌性激素在大脑中仅仅停留几个小时,但这些受激素调控的基因却可以活跃数周,持续影响神经元的形成。

因此,这项研究揭示了雌性激素在大脑中调控的具体脑区与相关基因。接下来,Tollkuhn教授团队希望进一步了解这些基因如何调控雌性激素对大脑发育、行为和疾病的多重影响。

参考资料:

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

Cold Spring Harbor Laboratory discovers how hormones define brain sex differences。 Retrieved May4th, 2022 from https://

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