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男女腦容量確實有別,根源或是性染色體

2020-08-16 21:03:46 來源:科技日報

  一項針對2000多份大腦掃描的科學分析發現,人類大腦某些區域容量存在高度可復現的性別差異。這種大腦容量性別差異模式與在大腦皮質尸檢樣本中觀察到的性染色體基因表達模式相對應,表明性染色體可能影響大腦解剖結構在發育中出現性別差異。該研究由美國國立衛生院(NIH)下屬的美國國立精神衛生研究所(NIMH)的研究人員領導,成果發表在美國《國家科學院院刊》上。

  “更加清晰地理解人類大腦組織的性別差異非常重要,有助于我們認識到認知、行為和精神疾病風險中明確存在的性別差異。我們受到從動物模型中發現的性別差異的啟發,想要嘗試縮小動物數據和人類大腦性別差異模型之間的差距?!眳⑴c研究的NIMH發育神經基因組學部門負責人阿爾敏·拉孜那哈說。

  長久以來,研究人員觀察發現,小鼠皮質下腦結構中存在一致的性別差異。一些研究認為,這些解剖結構差異很大程度上是因為性激素的作用,并提出了“以性腺為核心”的理論來解釋大腦發育過程中的性別差異。然而,更多近期的小鼠研究揭示了皮質結構中一致的性別差異,與此同時,基因表達數據也顯示,性染色體可能在塑造解剖結構性別差異過程中發揮作用。雖然小鼠大腦和人類大腦有許多相似之處,但小鼠模型中的關鍵發現是否也適用于人類尚未有定論。

  為了探索人類大腦中性別差異的神經生物學基礎,拉孜那哈和研究的主要作者劉思遠(音譯)博士及其同事們首先分析了人類連接組項目(HCP)收集到的神經成像數據。這些數據來自976名22歲到35歲健康成年人,結果揭示了特定皮質結構容量存在一致的性別差異。平均來說,女性的內側和外側前額葉皮質、眶額葉皮質、顳上葉皮質和側頂葉皮質擁有相對更大的皮質容量;而男性則在腹側顳葉區和枕葉區擁有相對更大的皮質容量,包括顳極、梭狀回和初級視皮質。

  隨后,劉思遠和同事使用兩種互補的方法來確定結果是否可重復。首先,研究人員將HCP數據集隨機地一分為二進行1000次劃分比較后發現,皮質容量的性別差異模式具有高度穩定性。然后,研究人員在來自英國生物銀行的不相關神經成像數據集中獲得了與HCP發現的一致結果。盡管數據集擁有顯著的人口統計和方法差異,但是研究人員發現,皮質容量性別差異的整體模式高度一致。

  于是,劉思遠與合作者們交叉對比了自己的解剖發現和公開獲取的大腦基因表達圖譜,這些圖譜來自6位遺體捐贈者的1317份腦組織尸檢樣本。結果顯示,皮質容量性別差異的空間模式與皮質中性染色體基因表達的空間模式相似。具體來說,對于性染色體基因表達水平相對高的皮質區,男性的皮質容量比女性的更大。

  這一皮質性染色體基因表達的對應關系還與先前小鼠研究的發現結果一致,研究表明,大腦解剖結構的性別差異可能至少部分是源自于哺乳動物演化過程中保留下來的遺傳機制。這些發現表示,皮質容量的性別差異可能受到了位于X和Y性染色體上的基因影響。

  “男性和女性在許多遺傳和環境因素方面各有差異,而這些因素都可能會潛在地影響大腦發育。因為人體實驗具有挑戰性,我們常常依靠觀察數據來推斷大腦性別差異的潛在遺傳或者環境驅動因素?!崩文枪f,“我們觀察到,不同男性和女性群體中解剖結構性別差異存在高水平的可復現性,這些差異和性染色體基因表達之間也有聯系,以上事實都表明,性別差異可能并非主要只受到環境因素的影響?!?

  研究人員還將自己的解剖結構發現與11000多項功能性神經成像研究數據做了比較。結果顯示,HCP數據集中表現出皮質容量性別差異的大腦區域,和功能性神經成像研究中與面部處理相關的大腦區域,兩者存在空間重疊。

  有了這些發現作為“路線圖”,未來研究能夠更加有效地調查人類大腦性別差異的前因和后果。

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