根据斯坦福大学医学研究人员领导的一项新研究，雄性和雌性小鼠的大脑在重要方面存在差异。研究人员说，这些差异可能反映在男性和女性的大脑中。

科学家们探测了老鼠大脑中的四个微小结构，这些结构已知会编程“评级、约会、交配和仇恨”行为。这些行为——例如，雄性对陌生人性别的快速确定、雌性对交配的接受度和母性保护——有助于动物繁殖和它们的后代生存。

分析从这些大脑结构中提取并富含对性激素有反应的细胞的组织，科学家们发现了1000多个基因，这些基因在一种性别的大脑中比在另一种性别的大脑中更活跃。基因是蛋白质的蓝图，蛋白质几乎完成了细胞的所有工作。基因激活水平——基因包含的信息被复制并转化为蛋白质的速率——决定了细胞的功能。

将于1月21日在线发表在《细胞》杂志上的一篇论文中描述了这些发现，有助于解释哺乳动物的行为性别差异。

“使用这些基因作为切入点，我们已经确定了协调特定性别典型行为的特定脑细胞群，”该研究的资深作者、精神病学和行为科学以及神经生物学教授NiraoShah博士说。

Shah实验室的博士后学者JosephKoestler博士是该研究的主要作者。

“在这四个微小的大脑结构中，数百个基因的活动水平仅取决于女性的周期阶段，这完全令人惊讶，”沙阿说，他的职业生涯致力于了解性激素如何调节典型的性行为。

研究人员关注的大脑结构在包括人类在内的哺乳动物之间共享。

“老鼠不是人类，”沙阿说。“但有理由期待类似的脑细胞类型将在我们典型的性别社会行为中发挥作用。”

洞察神经和精神疾病

研究人员编目的一些基因是脑部疾病的既定风险因素，在一种或另一种性别中更为常见。在207个已知会导致自闭症谱系障碍高风险的基因中，研究人员发现其中39个基因在男性或另一种性别的大脑中更为活跃：男性29个，男性10个女性。他们还确定了与阿尔茨海默病和多发性硬化症相关的基因，这两种疾病对女性的影响比男性更大，在雌性小鼠中更为活跃。

研究人员推测，男性需要一些基因来更努力地工作，而女性需要其他基因来更努力地工作——而且需要高度激活的基因中的突变可能会比只是闲置的基因中的突变造成更大的损害。

“偏头痛、癫痫发作和精神疾病的频率在月经周期中可能会有所不同，”Shah说，“我们对整个周期的基因激活差异的发现表明了这种变化的生物学基础。”

典型的性别社会行为

经过数百万年的进化，典型的性别社会行为已经融入动物的大脑。

例如，雄性老鼠很快就能分辨出侵犯了它们所认为的地盘的陌生人的性别。如果入侵者是另一个男性，他们会立即攻击它。如果是女性，他们，礼貌地说，发起旋风求爱。

雌性老鼠表现出母性而不是领土侵略性，攻击任何威胁它们幼崽的东西。他们比男性更倾向于保护他们的孩子并找回任何流浪的人。他们的交配意愿因周期阶段而异。

“这些原始行为对于生存和繁殖至关重要，”沙阿说，“而且它们在很大程度上是本能的。如果你需要在情况出现后学习如何交配或战斗，那可能已经太晚了。证据很清楚，大脑并不是纯粹的白板，只是在等待被环境影响塑造。”

以前在雄性和雌性啮齿动物脑细胞之间寻找基因激活差异的尝试只找到了大约100个——Shah的小组沉思道，这似乎太少了，无法在已知的本能行为中产生许多深刻的差异。

“我们最终发现了大约10倍的数量，”Shah说，“更不用说600个基因，它们在雌性中的活性水平随周期阶段而变化。总而言之，这些基因占小鼠基因的6%。受性别或周期阶段的调节。”

大海捞针中的针

Shah将他的团队使用的方法比作大海捞针。

“我们确定对这些典型的性别评级、约会、交配或仇恨行为表现至关重要的细胞可能占小鼠大脑中所有细胞的不到0.0005%，”他说。确定是什么使这些细胞滴答作响，需要将它们与周围的细胞分开并检查它们的遗传内容，一次一个细胞。

研究人员通过关注对雌激素有反应的稀有但至关重要的细胞——即具有这种主要女性性激素受体的细胞，极大地改善了他们的前景。(雌激素也存在于男性中，尽管水平较低。)女性的雌激素水平和另一种激素黄体酮的水平大致每月变化一次，就像月相一样——就像在许多哺乳动物。在小鼠中，排卵和最大的性接受能力(称为发情期或发情期)以两种激素水平的峰值为标志。极地相反，或发情期，由激素水平的低谷。

Shah能够从四种关键大脑结构中的每一种中纯化组织，从而丰富了由此产生的雌激素反应细胞的脑细胞群——Shah的类比中的“针”。通过比较男性、发情期的女性和发情期的女性，研究人员发现了1,415个基因，这些基因的活性水平在各组之间有所不同。

雌激素反应细胞大不相同。在一种称为终纹床核的大脑结构中，它们可以分为36种不同的细胞类型，这些细胞类型由每种细胞类型中的基因区分，这些基因在一个或另一个小鼠组中特别活跃。(在人脑中也发现了终纹床核或BNST。)

在小鼠的这36种雌激素反应细胞类型中，科学家们表明，只有一种对于雄性小鼠快速识别不熟悉小鼠的性别并对其表现出特征性的能力至关重要。

另一种大脑结构，称为腹内侧下丘脑或VMH(也存在于人脑中)，包含27种雌激素反应细胞类型，可通过不同的基因激活模式加以区分。仅剔除其中一种细胞类型的性能——而不是其他26种细胞类型——将通常对性感兴趣的女性转变为即使在发情时也拒绝性行为的女性。

那些分别调节男性对性别的识别和女性的性接受能力的BNST和VMH细胞类型，是大脑中的“针中之针”。Shah说，BNST中的其他35种性激素反应细胞类型和VMH中的其他26种等效细胞类型中的每一种正在执行什么任务，无论是否有性别分化，都是一个谜。

“冰山一角”

“这可能只是冰山一角，”他说。“如果你知道如何寻找它们，在这些和其他大脑结构中可能会发现更多的性别差异特征。”

斯坦福大学技术许可办公室已申请与该研究相关的知识产权专利。