Forskere ved Northeastern University har sammenlignet hjerneaktiviteten hos hannormer og hermafroditter av arten Caenorhabditis elegans. Studien viser at kjønnet påvirker hvordan nervesystemet behandler informasjon, med betydning for blant annet atferd, reproduksjon og aldring.

Resultatene er publisert i tidsskriftet Current Biology. Den mikroskopiske, gjennomsiktige ormen er mye brukt i biologisk forskning fordi nervesystemet er forholdsvis enkelt å undersøke.

Nesten hvert kjemosensorisk nevron reagerte ulikt

Nesten hvert av ormens kjemisk følsomme, såkalte kjemosensoriske nevroner reagerte ulikt på minst ett kjemisk signal, avhengig av om dyret var hann eller hermafroditt. Forskerne konkluderte med at kjønnsforskjeller i nervesystemets kretsløp er utbredt og avhenger av hvilket stimulus ormen utsettes for.

Hermafrodittene har 302 nevroner i hele nervesystemet, hvorav rundt 200 sitter i hodet. Hannene har rundt 387 nevroner, opplyser Northeastern University. Fysikkprofessor Vivek Venkatachalam forklarte at ormene først og fremst er kjemosensoriske dyr som i stor grad bruker lukt og smak til å orientere seg.

Forskerne fulgte aktiviteten i enkeltstående nevroner mens ormene ble utsatt for ulike kjemiske stimuli, blant annet lukter, salt og feromoner. Ved hjelp av kalsiumavbildning, en metode som måler endringer i kalsiumnivået i nervecellene, kunne de registrere hvordan aktiviteten endret seg i dyrenes hoder.

Sanseresponsene varierte både mellom kjønnene og mellom de ulike stimuliene. Kjønnsspesifikke reaksjoner ble også funnet i nevroner som er knyttet til matinntak og fordøyelse.

«Vi har visst en stund at nervesystemene til hannormer og hermafroditter er koblet litt forskjellig, men koblingsmønsteret viser bare delvis hvordan hjernen faktisk fungerer», sa biologiprofessor Javier Apfeld i en uttalelse fra Northeastern.

Aktiviteten kunne ikke leses ut av koblingskartet

Forskerne fant også forskjellig og overlappende aktivitet i mer fjerntliggende interneuroner, men i mindre grad enn i de sensoriske nervecellene. I motornevronene var forskjellene enda mindre. Det tyder på at de sensoriske nevronene er den viktigste kilden til og plasseringen for den kjønnsforskjellige aktiviteten.

Deretter undersøkte forskerne om forskjellene i nerveaktivitet samsvarte med de fysiske forbindelsene mellom nevronene. De sammenlignet målingene med tidligere publiserte kart over synaptiske forbindelser, kjent som konektomer.

Sammenligningen viste at funksjonelle forskjeller mellom nevronene kunne skilles fra forskjellene i de fysiske forbindelsene. Med andre ord var det ikke mulig å forutsi hvordan nervesystemets aktivitet ville endre seg, ved bare å se på de strukturelle forskjellene.

«Sammenligningen av den målte funksjonelle aktiviteten med de publiserte synaptiske konektomene for begge kjønn viste at kjønnsforskjeller i funksjonelle forbindelser skiller seg fra og kommer i tillegg til kjønnsforskjeller i synaptiske forbindelser», heter det i studien.

Kan gi innsikt i andre arters nervesystemer

Forskerne mener resultatene kan danne grunnlag for å undersøke kjønnsforskjeller i nervesystemene til andre arter. Venkatachalam advarte samtidig mot å overføre funnene direkte til mennesker.

«Målet er å lære prinsippene for hvordan nevroner beregner informasjon, slik at de kan brukes bredt», sa han til Northeasterns nyhetstjeneste.