Nei nematodi Caenorhabditis elegans, quasi tutti i neuroni chemiorecettori — cellule nervose che rilevano sostanze chimiche — rispondono in modo diverso ad almeno uno stimolo a seconda del sesso. Le differenze nell’attività sono più evidenti nei neuroni sensoriali e non si possono prevedere osservando soltanto i collegamenti fisici tra le cellule. È quanto emerge da uno studio condotto da ricercatori della Northeastern University e pubblicato sulla rivista Current Biology.
Caenorhabditis elegans è un verme microscopico, lungo circa un millimetro e trasparente, usato spesso nella ricerca biologica. Gli ermafroditi hanno 302 neuroni in tutto il sistema nervoso, circa 200 dei quali nella testa; i maschi ne hanno circa 387, secondo la Northeastern University. I vermi si affidano molto ai sensi dell’olfatto e del gusto per orientarsi nell’ambiente.
Per confrontare i due sessi, il gruppo ha monitorato l’attività dei singoli neuroni mentre gli animali venivano esposti a diversi stimoli chimici, tra cui odori, sale e feromoni. Ha utilizzato l’imaging del calcio, una tecnica che rileva le variazioni di calcio all’interno delle cellule nervose e permette di seguirne l’attività. Le risposte dipendevano sia dal sesso dell’animale sia dal tipo di stimolo.
«Sappiamo da tempo che i sistemi nervosi dei vermi maschi ed ermafroditi sono organizzati in modo un po’ diverso, ma uno schema dei collegamenti ci dice solo fino a un certo punto come funziona davvero un cervello», ha dichiarato Javier Apfeld, professore associato di biologia alla Northeastern, secondo quanto riportato dall’ateneo.
Le differenze legate al sesso sono state osservate anche in neuroni associati all’alimentazione e alla digestione. Erano più marcate nei neuroni sensoriali, meno evidenti negli interneuroni — cellule che trasmettono segnali tra neuroni — e ancora più ridotte nei motoneuroni, che controllano i movimenti. Questo schema indica che i neuroni sensoriali sono la principale sede dell’attività nervosa sessualmente dimorfica, cioè diversa tra i sessi.
I ricercatori hanno poi confrontato le misure dell’attività con i connettomi, mappe dei collegamenti sinaptici tra neuroni pubblicate in precedenza. Le differenze funzionali non coincidevano con quelle strutturali: conoscere i collegamenti fisici non bastava a prevedere le risposte dei neuroni agli stimoli. «Il confronto tra l’attività funzionale che abbiamo misurato e i connettomi sinaptici pubblicati per entrambi i sessi ha rivelato che il dimorfismo sessuale nella connettività funzionale è distinto e complementare rispetto a quello nella connettività sinaptica», si legge nello studio.
Vivek Venkatachalam, professore associato di fisica alla Northeastern e ricercatore principale, ha spiegato all’ateneo che la domanda centrale era capire come si rapportino la struttura e il funzionamento del cervello. I risultati potrebbero offrire una base per studiare le differenze tra i sessi nei sistemi nervosi di altre specie, ma non dimostrano che gli stessi meccanismi valgano per gli esseri umani. «L’obiettivo è individuare principi di elaborazione neuronale applicabili in generale», ha concluso Venkatachalam in un’intervista a Northeastern.
