负责相爱、相杀的脑区，脑细胞类型也有性别差异

来源：学术经纬

顶尖学术期刊《细胞》新近上线的一篇论文中，神经科学家带来了有关脑细胞性别差异的一项研究结果。据研究机构的新闻介绍，这是科学家“首次在哺乳动物的大脑中发现细胞类型有性别差异”。有趣的是，这些细胞所在区域是控制攻击行为和交配行为的脑区。

此次研究由加州理工大学的神经生物学家David Anderson教授领衔，与其多位同事以及艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Sciences）展开合作。

▲David Anderson教授是加州理工学院陈天桥雒芊芊脑科学研究院院长（图片来源：Caltech官网）

我们知道，同一个个体内的所有细胞都包含同样的基因蓝图。不过，细胞的类型多种多样，例如在大脑中，就有各种神经元和不同的胶质细胞。这是因为，不同细胞内制造出产物的基因组合各有不同。

有人说基因组就像钢琴的88个琴键，每个细胞弹奏不同的键（基因）就有了不同的声音（细胞类型）；有人说基因表达模式就像食谱，细胞挑选和组合不同的食材（基因）可以做出不同的风味（细胞类型）。因此，通过分析细胞类型，“理解大脑中细胞的多样性，对于研究神经功能和功能障碍至关重要。”研究者在论文中说。

这项研究中，科学家们关注的脑区是下丘脑。这个部位执行许多事关生死的基本功能，比如“食”和“色”，所有脊椎动物的大脑中都有下丘脑。其中有一个特殊的分区，称为下丘脑腹中侧核（VMH），其腹外侧分支（VMHvl）与动物的进攻行为紧密相关。

▲来啊！互相伤害啊！（图片来源：Pixabay）

曾经有研究者对小鼠VMHvl部位的神经元给予电刺激，看看小鼠会出现什么行为。当刺激强度很大时，这些小鼠，无论是原本好斗的雄鼠还是原本温顺的雌鼠，都会变得充满进攻性，哪怕面前并没有出现任何威胁。而在刺激强度较小时，这些小鼠出现了交配行为。

因此，科学家们对这个控制相爱和相杀的VMHvl区域很感兴趣。为了确定这里的脑细胞由哪些类型组成，研究者分别采用了两种先进的单细胞RNA测序技术：SMART-seq和10x genomics平台。据介绍，相比过去只能检查到每个细胞中10%的转录RNA信息，现在这项研究可以观察到更高的比例。

▲小鼠大脑切面中，红色指示的就是下丘脑VMHvl（图片来源：参考资料[1]）

研究人员总共对8万多个VMHvl神经元进行了测序，同时还分析了基因表达模式与神经投射、行为激活之间的关系。他们发现，小鼠的这一小块脑区尽管只包含4000个神经元，但可以分出17个不同的细胞类型。

令人意外的是，这些基于基因表达的细胞类型并不完全与它们的神经投射、激活的行为有一一对应关系，但有少数几种类型只被特定的行为激活，比如只被交配行为激活，或是只被社交恐惧行为激活。

在不同性别的小鼠大脑中，研究人员也发现VMHvl区的细胞类型有所差别。雄性小鼠中的细胞类型更为多样，而有一些类型只发现存在于雌性小鼠脑中。

▲考察不同转录组类型的细胞与雌雄、雄雄间的行为激活的对应关系（图片来源：参考资料[1]）

“我们的研究结果表明，哺乳动物大脑在细胞组成和基因表达水平上存在雌雄差异。”Anderson教授说，“但这些差异很细微，在功能上是否有重要差异还有待解释。”

值得一提的是，VMHvl的神经细胞不仅控制进攻和交配等社交行为，有证据表明，它们与个体的代谢功能有关。所以，研究者在论文最后特别指出，此处细胞类型的性别差异，或许还为男女在肥胖上的差别提供了进一步探究的线索。