導語 ：“男人來自火星，女人來自金星”。很多人認為，男女兩性的思維模式、情緒行為表達等都有很大差異。這就延伸出一個神經生物學領域裡備受爭議的敏感話題：男女兩性的大腦構造存在差異嗎？近些年，在精神疾病發病率方面，人們觀察到男女患病的比例有所不同，這是否與兩性大腦的差異有關？造成大腦性別差異的可能原因又有哪些呢？

撰文 | 李娟

製版 | 趙利

系列報道 | UK Biobank

為何要研究大腦的性別差異

性別差異一直是生物學研究的熱點，但人們對兩性大腦異同的瞭解卻少得驚人。

近期的研究表明，精神疾病在男女人群中的發病率有所不同。例如，女性老年痴呆症的發病率高於男性，女性患有重度抑鬱障礙的比例也高於男性；另一些疾病，如

一般來說，在心理認知行為方面，性別差異很小。但是某些行為特徵確實表現出了明顯的性別差異。例如，在完成心理旋轉任務（人在頭腦中運用表象對物體進行二維或三維旋轉的想象過程）和身體攻擊行為方面，男性的表現比女性更強；而在對人vs事物的興趣、神經質人格特徵、親和力方面，女性則更強。

準確地認識男女大腦的形態和功能差異，或許能解釋這些現象。同時也能為改善精神疾病的治療策略提供依據。

大腦的結構與功能，真的男女有別？

2018年5月，《Cerebral Cortex》發表了一項研究，研究人員使用了英國生物庫的腦成像數據，分析了成人大腦結構和功能的性別差異，包括2750名女性、2466名男性參與者，平均年齡61.7歲，年齡範圍在44 - 77歲。這項研究繪製出了大腦體積、表面積、皮質厚度、擴散參數和功能連接性的性別差異，是該領域內迄今最大樣本量、最全面有力的研究，確保了高水平的統計能力和研究結論的可靠性。

• 大腦體積、表面積、皮質厚度的性別差異

這項研究首先測量了大腦總體積和皮質下體積的性別差異。在調整了總腦體積和身高的潛在影響之後，研究發現，與女性相比，除伏隔核無差異外，男性所有大腦皮質下區域的體積均顯著大於女性。

那麼，在大腦次區域體積、表面積和皮質厚度上，是否有性別差異？研究人員測量了68個皮質分區的原始體積、表面積和皮質厚度，並調整了年齡和種族因素。分析發現，男性大腦皮層各分區的體積和表面積都更大,而女性大腦皮質更厚。經過總腦體積、總表面積或平均皮質厚度的調整分析之後，上述差異仍然部分存在。

分析結果顯示，一些涉及情感和決策的腦區，男性的體積明顯較大。與智力（假設）相關的腦回路區域,男性的表面積也明顯較大。不過，這些腦回路的部分區域的

圖 | 兩性的大腦體積差異

值得一提的是，對於上述每一項有顯著性別差異的測量結果，男性和女性的數據都有重疊（48 %），即使大腦總體積差異很大的情況下。這說明，兩性大腦還是有很大的共同點。

• 腦白質微結構的性別差異

在大腦中，神經元的胞體組成了腦灰質，神經元的神經髓鞘纖維束組成了腦白質。這項研究通過分析腦白質的微結構（纖維束的走行、方向、排列、緊密度等），檢測了22個腦白質束的性別差異。研究人員使用了各向異性（Fractional Anisotropy，FA）和定向彌散（Orientation Dispersion，OD）來作為測量指標。這類指標常用來反映腦結構的完整性、病理改變、結構功能之間的關係、發育和老化過程等。

圖 | 兩性的22束腦白質（A圖為FA）和（B圖為OD）的特徵差異

結果顯示，男性有較高的腦白質各向異性，而女性的腦白質道的複雜程度較高。

• 大腦結構與認知能力差異的關係

對信息的處理速度和工作記憶能力，可以部分反映出大腦神經網絡的認知能力的強弱。研究人員充分利用了英國生物庫採集腦成像數據時獲得的認知測試分數數據，將所觀測到的大腦結構差異與認知能力聯繫了起來。這兩項認知測試分別為：語言數字推理(被認為與腦容量相關的技能)和反應時間(被認為與腦白質微結構差異相關)。

圖 | 與兩性認知測試差異相關的腦區比例

在經過多次比較校正之後，結果顯示，男性在語言數字推理上的平均得分略高於女性，平均反應時間略快，但是並沒有顯著差異。因此，目前的分析沒有證據表明大腦結構的性別差異與所測試的認知技能有關。

• 靜息態腦功能連接的性別差異

靜息態功能連接能體現大腦最本質、固有的神經元的連接模式。處於靜息態的大腦不執行具體的認知任務，保持安靜、放鬆、清醒。這種狀態下仍存在自發神經元活動。

分析顯示，大約54 %的靜息態功能連接存在性別差異。這些差異聚集在特定的神經網絡周圍：在默認網絡腦區(default mode network)，女性的連通性更強；在單峰感覺皮層和運動皮層以及頭側前額葉外側皮層的高級皮層區域，男性的連通性更強。

這個結果與之前的證據一致。默認網絡腦區經常被認為是“社交大腦”的重要部分，女性該區域的神經元具有更高的連通性，是否可以解釋女性在社交認知等領域的較高能力，仍有待進一步觀察。而且，這種功能差異是否可以與結構差異相整合，也需要進一步研究確定。

大腦性別差異的原因

基於這些新發現，我們不禁要問，影響大腦產生男女性別差異的原因是什麼？是生物學原因，還是社會環境原因？這項研究的意圖並不在此。不過，英國生物庫收集了許多變量，這些變量可能與觀察到的上述性別差異有關，未來的研究應該對產生差異的原因進行更有針對性的探索。

事實上，在生命早期就能觀察到大腦結構的性別差異，但成人的性別差異可能與童年期的差異不同。有研究認為，性染色體上的基因或者性激素能影響大腦發育性別分化。另有假設認為，某些情況下，大腦的結構差異可能是對性別特異性激素的差異進行補償的結果，進而減少行為上的性別差異。這或許部分解釋了為何大腦體積和表面積等測量值的性別差異很大，而行為的性別差異卻很小。

另外，社會成長環境在大腦發育過程中的潛在神經生物學效應，也許是又一個不容忽視的因素。

在討論遺傳效應對性別差異的影響時，應該認識到這種影響可能貫穿整個生命週期，與環境和經歷相互作用。基因組印跡（genomic imprinting）更是增加了這種影響的複雜性。比如，有假設提出，某些精神疾病的性別差異，是源自父系遺傳或母系遺傳的基因表達譜的不同；所謂的“母親的詛咒”（mother’s curse），指的就是線粒體DNA中累積的突變通過母系遺傳給男性後代的現象。

結語

這項研究是迄今為止有關神經解剖學性別差異的最大單樣本研究。明確描述神經生物學的性別差異，是理解神經發育障礙（如自閉症譜系障礙）、各種精神疾病（如精神分裂症）和神經退行性疾病（如阿爾茨海默氏病）的患病率的性別差異的基礎，並且將有助於探索精神病學和心理學的機制。

未來幾年，英國生物庫不僅會提供更復雜的認知測試庫和基因數據庫，還將提供大量MRI深度掃描數據(最大樣本為10萬個)。未來的研究能夠更深入地探討大腦的性別差異和可能的原因、行為後果以及潛在的醫學應用。

參考文獻：

Stuart J Ritchie， Simon R Cox， Xueyi Shen，et al. Sex Differences in the Adult Human Brain: Evidence from 5216 UK Biobank Participants. Cerebral Cortex. 2018. 28:2959-2975

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