Мозг мужчины и мозг женщины: Бесполый разум. Как нейробиология доказала, что не бывает «женского» и «мужского» мозга

женщины кодят лучше? / Блог компании RUVDS.com / Хабр

На волне тотальной толерантности стало неприлично заявлять, что мужской и женский мозг функционируют и работают по разному. Точно так же, как и судить о способностях к программированию, базируясь на гендере.

Тем не менее, исследования мозга доказали две вещи: мужской и женский мозг действительно функционирует с существенной разницей, а судя по исследованию Калифорнийского государственного политехнического университета — женщины в среднем кодят лучше мужчин.

Давайте разбираться, в чем же разница и не пытались ли исследователи подкрутить данные.

Чем мужской мозг отличается от женского

Исследования, которые делать неприлично

В 1998 году свежий доктор наук Калифорнийского технологического института Ниаро Шах решила изучать различия мозга, основанные на гендере.

В то время это не было слишком популярной идеей — нейробиологическое сообщество склонялось полагать, что вся разница в поведении людей обусловлена культурологическими особенностями.

Ученые, которые изучают животных, редко брали для исследований мозга грызунов женского пола, опасаясь, что циклические изменения в их репродуктивных гормонах будут мешать карты и влиять на результаты выводов.

Исследователей, которые пытались доказать обратное, обвиняли в “нейросексизме”: мол они просто стали жертвой стереотипов или делают поспешные выводы о том, что мужчины отличаются от женщин сильнее биологически, чем культурно.

Исследователи же противопоставляли, что данные от исследований животных, кросс-культурных исследований, природных экспериментов и исследования мозга демонстрировали реальные, если не сказать, колоссальные различия в строении мозга и что эти различия могли способствовать разнице в поведении и сознании.

Но в следующие 15 лет ситуация резко изменилась: появились новые технологии, которые принесли тонну неопровержимых доказательств физиологически обусловленных различий в том, как мужской и женский мозг устроены и работают.

Стоит подчеркнуть, что вопрос не в том, насколько хорошо мозг работает: из существующей разницы не следует, что кто-то умнее или достойнее благодаря своему полу. Дело скорее в том, как.

В 1991, всего за несколько лет до того, Шах начала свое исследование, Диана Халперн, PhD и в прошлом президент Американской Психологической Ассоциации начала писать первое издание своего известного академического труда Sex Differences in Cognitive Abilities (Разница полов в Когнитивных способностях).

Она заметила, что научные труды по исследованию животных неуклонно формировали отчеты о разнице нейроанатомических и поведенческих различий связанных с полом, но большинство этих книг, в основном, собирали пыль в университетских библиотеках. Социальные и обычные психологи в пух и прах разнесли принцип любых фундаментальных когнитивных различий между мужчинами и женщинами.

В предисловии к первому изданию своей книги, Халперн напишет: “В то время мне казалось очевидным, что любые различия в мыслительных процессах между мужчиной и женщиной были следствием социализации, культурных ценностей и ошибок в исследованиях, предубеждений и предрассудков.

… После прочтения километров статей в научных журналах и множества книг… мое мнение изменилось.”

Выводы из исследований животных резонируют с тем, что разница, основанная на гендере, очень похожа на ту, которую демонстрируют Homo Sapiens.

Например в исследовании, в котором принимали участие 34 макаки, мужские особи предпочитали машинки с колесиками, в то время как женским особям нравились плюшевые мишки. Сложно аргументировать это тем, что родители макак покупали им не те игрушки и обезьянье общество поощряет мальчиков играть с грузовиками.

Совсем недавнее исследование установило, что мальчики и девочки от 9 до 17 месяцев — возраст, когда дети почти не показывают признаки осознания своего пола или пола других детей — тем не менее показали значимые различия в предпочтениях в стереотипных мальчиковых и девочковых игрушках.

Халпер и Шах начали каталогизировать множество поведенческих различий в поведении.

Их исследования показали, что у женщин:

• В несколько раз сильнее вербальные способности, практически все, кроме вербальных аналогий
• Женская способность к восприятию и написанию текста в среднем превышает мужскую
• Женщины обгоняют мужчин в тестах на мелкую координацию и скорость восприятия
• Они более искусны в извлечении информации из долгосрочной памяти

В то же время мужчины:

• В среднем могут быстрее запоминать
• У них гораздо более сильная способность к зрительно-пространственной ориентации: лучше визуализируют что случится, если сложный двух или трехмерный объект вращается в пространстве
• Точнее определяют угловой градус
• Лучше следят за движущимся объектом и кидают снаряд в цель

Это перекликается с поведением, которое демонстрируют крысы: сравнительные исследования людей и крыс показали, что женские особи склонны полагаться на указатели, в то время как мужские особи обычно больше полагаются на “навигационный способ”: рассчитывают позицию объекта, оценивая направление и пройденную дистанцию, чем смотрят на указатели.

Потрясающе, насколько наши мозги отличаются

Нейробиология доказала, что человеческий мозг — это орган, различающийся у разных полов с четкими анатомическими различиями в нейронных структурах и сопровождаемый психологическими различиями в функциях, говорит профессор нейробиологии и поведения Калифорнийского института доктор Ларри Кахилл. Кахилл опубликовал свою 70-ю статью в январе-феврале 2017 в журнале

Journal of Neuroscience Research

 — первую тему в нейробиологическом журнале, полностью посвященную влиянию пола на нервную систему.

Исследования с визуализацией мозга определили, что эти различия выходят далеко за рамки репродуктивной сферы, пишет Кахилл. Делая корректировку относительно размера мозга (мужской больше), женский гиппокамп, критически важный отдел для обучения и запоминания, больше, чем мужской и работает иначе. С другой стороны, миндалина, связанная с переживанием эмоций и  запоминанием эмоционального опыта, больше у мужчин. И также работает иначе, как доказало исследование Кахилла.

В 2000 Кахилл сканировал мозг мужчин и женщин, которые смотрели разные видео: как очень отталкивающие, так и эмоционально нейтральные. Ожидалось, что неприятные видео запустят сильные негативные эмоции и следовательно импринтируются в миндалину, структуру, напоминающую семечку миндаля в полушарии мозга. Активность миндалины во время просмотра, как и ожидалось, предсказала способность субъекта к вспоминанию просмотренных клипов. Но для женщин эта связь наблюдалась только в

левой миндалине, для мужчин — только в правой.

Подобные открытия должны стать тревожным звоночком для исследователей.

Если, как это вполне вероятно, миндалина имеет отношение к депрессии и тревожности, любая попытка в исследованиях депрессии анализировать только мужской или женский мозг, чтобы понять их уязвимость к этим синдромам, обречена на провал из-за простого непонимания, где лево, а где право.

Женский мозг: более мощная координация между полушариями

Два полушария мозга женщины говорят друг с другом гораздо больше мужского. В исследовании 2014 года, исследователи Университета Пенсильвании наблюдали за мозгом 428 молодых мужчин и 521 юных женщин — непривычно большая выборка — и выяснили что мозг женщин регулярно показывал более мощную координацию между полушариями, в то время как мужской мозг более крепко координировался с локальными регионами мозга. Этот вывод есть подтверждение наблюдения, что мозолистое тело — пересекает и связывает полушария больше у женщин и женский мозг, как правило, более симметричный, чем мужской.

Многие из этих когнитивных различий проявляется довольно рано. Можно наблюдать разницу, основанную на гендере, в способности к пространственной визуализации уже у 2-3 месячных детей.
В ощутимой мере эта разница в мозге должна потянуть за собой поведенческую разницу, говорит Кахилл. Многие исследования показывают, что так и есть, иногда со значимыми медицинскими последствиями.

Мальчики сильнее склонны к аутизму

В исследовании 2017 года журнал

JAMA Psychiatry

рассматривал мозг 98 людей с расстройствами аутистического спектра от 8 до 22 лет. Обе группы состояли из одинакового количества женских и мужских субъектов. Результат подтвердил, что паттерн различий в толщине коры мозга отличался между мужчинами и женщинами. Но бОльшая часть женщин с аутизмом имели толщину коры головного мозга, близкую к толщине коры здорового мальчика. 

Иначе говоря, типично мужская структура мозга, неважно, мальчик ты или девочка — это существенный риск развития аутизма. По определению это значит, что больше мозгов мальчиков имеют похожее строение и это помогает объяснить четырех-пятикратное преобладание мальчиков с этим расстройством, чем девочек.

Влияние гормонов на развитие мозга

Но почему мужской и женский мозг различаются? Есть еще одна причина: в течение жизни через мозг мужчин и женщин течет топливо с очень различающимися добавками: половые стероидные гормоны. У женских млекопитающих основные добавки — это несколько представителей ряда молекул, называемых эстрогенами, вместе с другой молекулой, называемой прогестероном; у мужских особей — тестостерон и немного похожих андрогенов.

Важно, что нормально развивающийся в матке плод мужского пола получает большие удары всплеска тестостерона, постоянно формирующего не только части его тела и пропорции, но и мозг. Генетические дефекты, мешающие влиянию тестостерона на развитие клеток мальчика, также делают его тело более феминным — феминность это наша “базовая человеческая комплектация”.

В целом, части мозга, которые отличаются по размеру у мужчин и женщин (миндалина и гипоталамус) стремятся к особенно высоким концентрациям рецепторов половых гормонов.

Другая ключевая переменная проистекает из половых хромосом, которых всего одна пара из 23 пар человеческих хромосом в каждой клетке. Женщины имеют 2 Х хромосомы в паре, в то время, как у мужчин одна Х и одна Y. Ген с Y хромосомой ответственен за каскад событий, ведущих к развитию мозга и тела к мужским характеристикам. Некоторые другие гены в Y хромосоме также могут влиять на психологию и сознание.

Мы регулярно видим, как присутствие или отсутствие единственной пары оснований ДНК создает огромную разницу.

Разница в структуре мозга и психологии, основанная на поле, отражает алхимию этих взаимодействий гормон-рецепторов, их эффект внутри клеток и посреднический эффект генетических переменных — особенно владение генотипа ХХ против XY, говорит Кахилл.

А теперь начнем бой: женщины программируют лучше, чем мужчины

По крайней мере на Гитхабе против них есть доказанная дискриминация в опенсорс сообществе.

Исследователи из Калифорнийского государственного политехнического университета прогнали примерно 3 миллиона пул реквестов, отправленных на Гитхаб, и выяснили, что код, написанный женщинами, принимался чаще (78,6%), чем код, написанный мужчинами (74,6%).

Пытаясь найти объяснение такому разрыву, ученые исследовали несколько фактов, в том числе не делают ли женщины крошечные, незначительные изменения в коде (оказалось, что нет) или, может, женщины превосходят мужчин в мастерстве только в определенных языках программирования (оказалось, что тоже нет).

Вывод был однозначный — показатель принятия кода, написанного женщинами, был выше в каждом из 10 популярных языков программирования.

Тогда исследователи сделали предположение, что женщины выезжают на обратной дискриминации — желании разработчиков поощрить вклад женщин в области, где они составляют абсолютное меньшинство. Чтобы проверить это, авторы разделили аккаунты, которые явно принадлежали женщинам и гендерно-нейтральные.

И сделали некрасивое открытие: код, написанный женщинами принимался чаще в тех случаях, когда гендер программиста нельзя было определить. Когда код был явно написан девушкой, уровень принятия в среднем был ниже, чем у кода, написанного мужчиной.

Интервью с несколькими женщинами-разработчиками, которые используют Github, показали сложную картину, как девушки прокладывают дорогу в мире опенсорса с учетом гендерной дискриминации.

Лора Джейн Митчелл, разработчик, чья работа почти полностью идет на Гитхаб, говорит, что невозможно сказать, проигнорирован ли ее пул реквест из-за того, что она девушка или просто потому, что project owner занят или знает другого разработчика IRL. Ее аккаунт на Github однозначно показывает, что она — женщина и она не будет менять его из-за результатов исследования.

Я понимаю, что иногда это может мешать, но мне важно, чтобы из моего аккаунта было ясно, что я женщина. Я хочу, чтобы люди понимали, что меньшинства существуют. Другим девушкам-разработчицам важно видеть, что они не одни такие.

Другая разработчица, Изабель Дрост-Фромм, у которой на аватарке GitHub стоит женский мультяшный персонаж, заявляет, что никогда не встречалась с дискриминацией, пока работала на Github, но она использует его для работы над проектами с командой, которая хорошо знает ее лично, и то, как она программирует.

Дженни Брайан, профессор статистики в Университете Британской Колумбии использует Github в преподавательской работе и как R-разработчик.

Мужчины, которые не знают меня, иногда начинают объяснять мне вещи, в которых я разбираюсь куда лучше, чем они. Но мужчины, с которыми я общаюсь в R-сообществе на Гитхабе, знают меня и если мой гендер как-то и влияет на наше общение, то я скорее чувствую поддержку в моей работе и обучении.

Выводы: больше вопросов, чем ответов

Правда ли женщины кодят лучше? Может ли быть, что из-за установок общества в профессию пробиваются только те, кто действительно имеет талант, усидчивость и способности?

Даже если мозг мужчин и женщин существенно различается, влияет ли это на способность к обучению техническим наукам?

Как бы то ни было, поддержите своих близких девочек в их стремлении стать хорошими программистами — и посмотрим, как ситуация изменится через 30-40 лет и время расставит все по местам.

Ссылки на исследования:

Gender differences and bias in open source
Two minds. The cognitive differences between men and women

Отличается ли женский мозг от мужского — Wonderzine

Нейронауки — группа новых наук, находящихся на раннем этапе развития. Наша техника пока несовершенна, информации о мозге ещё крайне мало — а много открытий о человеке ещё впереди. Существуют рекомендации для нейроисследований, они предлагают учитывать не только пол испытуемых, но и их возраст, происхождение, социальный статус и так далее. Это требование учитывает нейропластичность — способность мозга меняться под влиянием опыта на протяжении жизни. Если мы получаем данные о различиях в работе мозга у разных людей, мы должны понимать, появились они с рождения или под воздействием опыта. Стереотипы подкрепляет и то, какая информация доходит до широкой аудитории: часто данные многих исследований, которые не выявляют различий между мужчинами и женщинами, остаются без внимания — зато исследования, подтверждающие разницу между женщинами и мужчинами, публикуют и перепечатывают СМИ и блогеры.

В мозге нет зон, отвечающих за талант к математике, писательству, эмпатии или кулинарные способности: это «мозаика», задействующая множество областей, которая может решить одну и ту же задачу разными способами. «Интуитивно понятные» выводы могут оказаться стереотипом, эксперименты должны корректно воспроизводиться в разных лабораториях и давать один и тот же результат.

Конечно, нельзя говорить, что биологических отличий между полами совсем не существует. Исследования могут, например, помочь разобраться с такими особенностями, как аутизм, который чаще диагностируют у мальчиков. Разницу необходимо учитывать и в самих экспериментах. Даже для клеточных исследований теперь предлагают использовать клетки, взятые и у мужчин, и у женщин, так как определяющие пол хромосомы кодируют до 5 % нашего генома и сказываются на реакциях клетки.

При этом «разница» совсем не означает «противоположность», учёные предлагают говорить об «эффекте пола»: человечество — единый вид со множеством вариаций устройства мозга. «Мужской» и «женский» мозг — миф, а существующие различия не повод считать, что одни мозги «лучше» других.

Ученые: мозг женщин на три года моложе мужского

Мозг женщин в среднем на три года моложе мозга мужчин того же возраста, выяснили американские ученые. Они предполагают, что именно с этим связаны лучшие результаты пожилых женщин на память и мышление, а также их меньшая подверженность нейродегенеративным заболеваниям.

С возрастом мозг человека уменьшается, а метаболизм в нем замедляется. Однако, как выяснили исследователи из Вашингтонского университета, у женщин это происходит медленнее: их мозг остается в среднем на три года моложе, чем мужской. Об этом открытии ученые рассказали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Они предполагают, что результаты позволят найти ответ, почему женщины с возрастом чаще сохраняют рассудок.

«Мы только начинаем понимать, как различные связанные с полом факторы могут влиять на траекторию старения мозга и как это может быть связано с уязвимостью к нейродегенеративным заболеваниям, — отмечает ведущий автор работы доктор Ману Гоял. — Метаболизм мозга способен помочь нам понять некоторые различия, которые мы видим между мужчинами и женщинами с возрастом».

Мозг «работает» на сахаре, но то, как он его использует, меняется с возрастом. У младенцев и детей значительная доля сахара участвует в процессе аэробного гликолиза, необходимого для развития мозга. Остальная его часть используется для мышления. У подростков и молодежи часть сахара тоже идет на аэробный гликолиз, но, по мере взросления и старения организма для этой задачи его требуется все меньше.

«Факторы, влияющие на развитие мозга, такие как половая дифференциация, могут иметь решающее значение при определении траектории старения мозга, — отмечают исследователи. — Половые различия влияют на структурные аспекты развития мозга у детей в раннем возрасте, а также связаны с изменением кровотока в мозге у молодых людей».

Участниками исследования стали 121 женщина и 84 мужчины в возрасте от 20 до 82 лет. Авторы работы с помощью позитронно-эмиссионной томографии изучили, как их мозг снабжается глюкозой и кислородом, и с помощью нейронных сетей выявили связь между метаболизмом мозга и возрастом мужчин. Затем, исходя из этих данных, алгоритм высчитал предполагаемый возраст женщин исходя из метаболизма их мозга.

Оказалось, нейросеть «скинула» женщинам в среднем по 3,8 года: обмен веществ в их мозге соответствовал более молодому возрасту.

Тогда исследователи провели анализ в обратном порядке — обучили нейросеть определять возраст мозга по данным сканирования женщин и затем с ее помощью проанализировали результаты сканирования мозга мужчин. Нейросеть определила их возраст в среднем на 2,4 года больше реального.

Также исследователи обратили внимание, что относительная «метаболическая молодость» мозга коррелировала с большей продолжительностью жизни у женщин по сравнению с мужчинами.

«Средняя разница в расчетном возрасте между мужчинами и женщинами значительна и воспроизводима, но это лишь малая часть различий между любыми двумя людьми, — говорит Гоял. — Она более выражена, чем многие другие половые различия, о которых сообщалось, но не так велика, как некоторые из них, например, рост».

Разница в расчетном возрасте мозга наблюдалась даже среди двадцатилетних.

Авторы работы связывают такие различия в возрасте мозга с воздействием гормонов — в экспериментах на животных было установлено, что эстрогены, женские половые гормоны, усиливают синаптическую пластичность, что может способствовать замедлению старения мозга.

Исследователи подчеркивают, что в исследовании биологический пол не отделяем от гендера — социальной роли, предписанной человеку того или иного пола. Таким образом, нельзя с определенностью сказать, связана ли такая разница в старении мозга у мужчин и женщин с биологическими факторами или с социальными.

«Дело не в том, что мужской мозг стареет раньше, — предполагает Гоял. — Мужчины начинают взрослую жизнь примерно на три года раньше женщин, и эти различия сохраняются на протяжении жизни. Но мы не знаем, что это значит. Я думаю, это может значить, что женщины не так сильно страдают от нейродегенеративных заболеваний, потому что их мозг фактически оказывается моложе. Сейчас мы работаем над тем, чтобы подтвердить это».

Пожилые женщины, как правило, лучше справляются с тестами на память и мышление, чем мужчины того же возраста, поясняет Гоял. Сейчас его команда наблюдает за когортой взрослых добровольцев, чтобы выяснить, действительно ли более «молодой» мозг дает преимущества в решении когнитивных задач.

Чем различается мужской и женский мозг и на что это влияет

Размер

Мозг среднего мужчины на 8–13% ^{больше, чем у средней женщины. Но речь идёт об абсолютных показателях без пересчёта на массу тела. С учётом того, что средний рост и вес у мужчин тоже больше, в этом нет ничего удивительного. При одинаковых параметрах велика вероятность, что и мозг будет весить одинаково.}

Однако это тот случай, когда размер действительно не имеет значения. У мужчин мозг весит в среднем 1,345 ^{кг, у женщин — 1,222 кг. Мозг слона весит 4,6 кг, но вряд ли вы рассматриваете его как серьёзного соперника в интеллектуальной дуэли. К слову, мозг Альберта Эйнштейна весил 1,23 кг.}

Структура мозга

Мужчины в среднем ^{имеют больший объём и более высокую плотность тканей в миндалевидном теле левого полушария, гиппокампе, коре, путамене. Отдельные участки мозга превосходят аналогичные области у женщин только объёмом или плотностью.}

Средняя женщина, в свою очередь, может похвастаться более высокой плотностью лобного полюса левого полушария и превосходящим объёмом лобного полюса правого полушария, нижней и средней лобных извилин, треугольной части лобной доли и не только.

Казалось бы, такие различия должны привести к революционным выводам, но всё осталось на уровне неподтверждённых предположений.

Например, считается, что женщина способна выполнять сто дел одновременно, а мужчина может сосредотачиваться только на одной задаче за раз. Теория была основана на предположении ^{, что у женщин лучше связь между полушариями мозга, тогда как у мужчин нейроны активнее передают информацию в пределах одного полушария. Но исследования этого не подтвердили . В эксперименте с участием 240 человек мужчины даже проявили себя чуть лучше при тестировании на многозадачность, чем женщины.}

Определённо можно говорить, что мужчины в среднем показывают ^{лучшие результаты при пространственном ориентировании, выполнении заданий на вращение фигур, тогда как женщины превосходят их в запоминании объектов и их локализации. Кроме того, мужчины агрессивнее и более склонны к асоциальному поведению.}

Белое и серое вещество

Есть разница и в распределении белого и серого вещества. Серое вещество представляет собой центры обработки информации, а белое — связь между этими центрами. У мужчин примерно в 6,5 ^{раза больше серого вещества, а у женщин почти в 10 раз больше белого вещества. Исследователи предполагают, что, возможно, именно это определяет успехи мужчин в решении математических задач и вербальные способности женщин.}

Несмотря на различия, женский и мужской мозг имеют одинаковую общую производительность по широким показателям когнитивных способностей.

Кстати, с математическими способностями всё непросто ^{. В среднем мальчики лучше справляются с задачами, чем девочки. Но в странах, где стремятся к равноправию, средние математические способности девочек становятся как минимум такими же. Поэтому особенности гендерной социализации в этом вопросе могут иметь большее значение, чем строение мозга.}

Паттерны активации мозга

Исследователи обнаружили различающуюся активность мужского и женского мозга при решении схожих задач или реакции на одинаковые раздражители.

В одном из экспериментов ^{испытуемые должны были найти выход из виртуального лабиринта. Данные МРТ показали, что при решении задач у мужчин активировался гиппокамп слева, который связан с контекстно-зависимой памятью. У женщин задействовалась задняя теменная кора, отвечающая за пространственное восприятие и внимание, и префронтальная кора правого полушария, связанная с эпизодической памятью.}

Есть разница ^{в активности мозга и в состоянии покоя. Мозг мужчин и женщин по-разному организует свою деятельность, и это, по мнению некоторых исследователей , объясняет разницу в их поведении.}

Синхронизация нервной деятельности

Учёные исследовали ^{модели сотрудничества у мужчин и женщин. Пары, состоящие из мужчины и мужчины, женщины и женщины, мужчины и женщины выполняли одинаковую простую задачу. Синхронизация нервной деятельности была выше в однополых парах, но наблюдалась в разных участках у мужчин и женщин.}

Ядро полового диморфизма

Этот участок находится в гипоталамусе и отвечает за половое влечение. У мужчин ядро полового диморфизма в 2,5 ^{раза больше, чем у женщин. Причём межполовая разница в этом вопросе намечается только к четырём годам и становится явной к 6–10 годам.}

Врождённые склонности, связанные с мозгом

Учёные предполагают, что некоторые особенности поведения, связанные с размножением и выживанием, могут быть врождёнными, а не приобретёнными, и значит, они завязаны на мозге. Например, эксперимент ^{на обезьянах показал, что маленькие самцы предпочитали игрушки с колёсами, а маленькие самки — плюшевых зверят.}

Похожие результаты были получены в ходе исследования ^{группы детей от 9 месяцев до 2,5 года. По мнению учёных, в этом возрасте ребёнок ещё далёк от формирования гендерных стереотипов.}

Впрочем, результаты этого исследования критикуются. Во-первых, нет данных, с какого именно возраста ребёнок впитывает гендерные установки. Во-вторых, в эксперименте участвовал всего 101 ребёнок. Что касается обезьян, критики указывают на то, что человек хоть и имеет общего с ними предка, но гораздо больше подвержен влиянию на поведение сторонних факторов, а не только биологических.

Чей мозг лучше

Различия между мужским и женским мозгом существуют, но учёным до конца непонятно, что это даёт. Да и средние характеристики важнее для науки, чем для оценки способностей конкретного человека или небольшой группы людей, так как индивидуальная вариабельность выше, чем половая.

Между двумя случайными мужчинами разница может быть больше, чем между одним из них и женщиной.

Для наглядности подойдёт пример с ростом. В среднем мужчины выше, чем женщины. Но россиянка ростом в 180 см уже выше большинства соотечественников. И если низкорослый мужчина подойдёт к ней с заявлением «Ты женщина, значит, ты ниже», это вызовет лишь недоумение. Со способностями мозга этот принцип тоже работает. Тем более что типично «женский» или «мужской» мозг встречается ^{чуть чаще, чем единороги.}

Кроме того, при половой классификации мозга предполагается, что на его развитие влияют только гормоны, а каждый его отдел имеет определённую функцию, которую можно привязать к мужчинам и женщинам. Но в обоих случаях это не так.

Во-первых, на формирование мозга влияют ^{опыт и внешние обстоятельства, питание человека в детском возрасте и множество других факторов, включая гендерную социализацию и гендерные стереотипы.}

Во-вторых, мозг всё ещё не до конца изучен, и учёные не готовы ^{поделить его на участки с конкретным указанием, как эти области влияют на поведение и способности.}

Что касается исследований, понимание различий в мужском и женском мозге помогает сделать более совершенным лечение заболеваний, связанных с содержимым черепной коробки. Например, женщинам чаще диагностируют ^{депрессию, а мужчинам — расстройства аутического спектра. Изучение разницы между мужским и женским мозгом должно прояснить, почему так происходит и как исправить ситуацию.}

Читайте также 🧐

Ученые считают, что мозг женщин стареет почти на четыре года медленнее, чем у мужчин — Наука

ЛОНДОН, 5 февраля. /ТАСС/. Женский мозг стареет примерно на четыре года медленнее, чем мужской. К такому выводу пришла группа американских ученых после проведенного ими исследования, о результатах которого сообщает газета The Guardian.

В эксперименте приняли участие более 200 человек (121 женщина и 84 мужчины) в возрасте от 20 до 82 лет. Специалисты из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе проанализировали данные, полученные в результате проведения позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) — радионуклидного томографического метода исследования внутренних органов. Благодаря использованию различных препаратов, как указывают медики, ПЭТ позволяет изучить функциональную и метаболическую активность тканей и органов.

Издание отмечает, что в молодости большинство питательных веществ идет на процесс под названием «аэробный гликолиз», который способствует развитию и росту клеток. С возрастом его интенсивность снижается, достигая минимальных показателей примерно к 60 годам. Для того чтобы выявить, как различается скорость метаболизма мозга у представителей различных полов, ученые использовали специальный компьютерный алгоритм, который устанавливал возраст участников, основываясь на данных о метаболических процессах мозга.

Результаты показали, что в среднем женский мозг был на 3,8 лет моложе фактического возраста участниц исследования, в то время как мозг представителей сильного пола был на 2,4 года старше. Специалисты также обнаружили, что подобные различия в возрасте мозга наблюдались не только у пожилых, но и у 20-летних участников. «С возрастом метаболизм мозга меняется, но мы заметили, что значительная часть этих изменений сводится к половым различиям», — отметил нейробиолог из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе Маркус Райхл. «Если вы посмотрите, как метаболизм мозга предсказывает возраст человека, то женщины выглядят примерно на четыре года моложе, чем они есть на самом деле», — добавил он.

«Дело не в том, что мужской мозг стареет быстрее — он начинают взрослеть примерно на три года позже женского, и эта тенденция сохраняется в течение всей жизни», — отметил ведущий автор исследования, профессор Ману Гоял. По его словам, результаты эксперимента свидетельствуют о том, что, благодаря выявленной особенности мозга женщин, с годами они не испытывают сильного снижения когнитивных способностей, им легче, чем мужчинам, осваивать новые навыки, заниматься творчеством или получать новую профессию.

Мозг женщины и мозг мужчины: в чем разница

Различия между мужчинами и женщинами в поведении и стиле интеллектуальной деятельности неоднократно были установлены учеными. Но это лишь констатация факта. Чтобы разобраться в том, что лежит в основе этих различий, каковы их механизмы, необходимо идти глубже и изучать нервную систему и, прежде всего, головной мозг. Новейшие достижения в методах его изучения уже позволили ученым сделать несколько интересных открытий в этой сфере.

 

 

Больше, чем половой диморфизм

Еще в начале 90-х годов прошлого века ученым удалось узнать, что в процессе половой дифференциации разные зоны мозга находятся под влиянием гормонов, таких, как эстроген, тестостерон и прогестерон. Эти гормоны, по-разному действующие в организме мужчины и организме женщины, также по-разному влияют на развитие головного мозга.

В исследовании 1999 года американские ученые Майкл Родес (Michael Rhodes) и Роберт Рубин (Robert Rubin) подчеркнули, что различия между полами выходят за пределы полового диморфизма. Они предложили смотреть не на внешние различия, сформировавшиеся постепенно как результат выполнения разных функций мужчинами и женщинами, а на различия на уровне физиологии и биохимии, лежащие в основе разницы в поведении, и ввели новый термин для обозначения этой разницы — половой диергизм.

И прежде всего, речь шла о центральной нервной системе. Исследователи обнаружили, что различия на уровне мозга могут позволять особям мужского и женского пола демонстрировать схожее поведение, несмотря на различие в физиологии и работе гормонов.

Окружающая среда и ЦНС

Исследование еще одного американского ученого, Джанис Джураска (Janice Juraska), из университета Иллинойса, позволило сделать вывод о том, что окружающая среда имеет критическое значение в формировании полового диморфизма и в дифференциации нервной системы. На экспериментах с крысами исследователь показала, что различия в работе гиппокампа дают самцам преимущество перед самками при обучении прохождению по лабиринту.

Оказалось, что у самцов крыс были более толстыми ветвления дендритов в пирамидальных нейронах коры головного мозга и зубчатой извилине гиппокампа. И эти изменения еще усиливались под влиянием соответствующей стимуляции извне, чего не наблюдалось у самок. Ученые сделали вывод о том, что различия в размерах дендритного дерева нейронов влияют на то, как организм взаимодействует со средой.

Неврологические заболевания у мужчин и женщин

Ряд исследований показал, что именно половые различия в работе головного мозга и всей нервной системы ведут к тому, что пол влияет на риск возникновения того или иного неврологического заболевания.

Так, в 2010 году ученые из университета Валенсии (Испания) доказали, что женщины имеют значительно больший риск заболеть синдромом Альцгеймера, причем разницу нельзя списать лишь на большую продолжительность их жизни. Дальнейшие исследования связали эту разницу с тем, что дегенерация нервных клеток у женщин всегда идет быстрее.

А исследования ученых из университета Массачусетса еще в конце 90-х годов прошлого столетия показало, что мужчины чаще женщин страдают синдромом дефицита внимания с гиперактивностью и синдромом Туретта, а причина тому — перепроизводство дофамина у мужчин в период предпубертатного развития.

Различия в частоте психических заболеваний между мужчинами и женщинами по-разному проявляются в разные возрастные периоды. У мужчин такие заболевания чаще проявляются еще до пубертата, тогда как у женщин резко возрастают, наоборот, после него. Это очередной раз наводит на мысль о влиянии гормонов на функции нервной системы у мужчин и женщин.

Система связей в мужском и женском мозге

Различия между полами удалось обнаружить и на уровне связей между нейронами. Ученым из университета Пенсильвании (США) удалось установить, что эти системы в мужском и женском мозге существенно различаются.

Исследование американских ученых предполагало моделирование и анализ системы нейронных связей у почти тысячи испытуемых мужского и женского пола в возрасте от 8 до 22 лет. Для моделирования коннектома мозга был использован один из видов магнитно-резонансной томографии. Анализ структуры связей проводился с помощью ряда статистических методов, все они дали на выходе схожую картину.

Было доказано, что тенденция развития женского мозга — формирование все большего количества устойчивых связей между удаленными долями мозга и разными полушариями. Тенденция же развития мужского мозга — формирование комплекса тесных связей между соседними отделами мозга, создание локальных нейронных подсетей. Таким образом, удалось показать, что работа мозга женщин и мужчин имеет принципиальные отличия — прежде всего, мозг мужчины специализирован на внутриполушарных, а мозг женщины — на межполушарных связях.

Все участники исследования были разделены на три возрастные группы (детство, юность, взрослый возраст), что позволило также проследить динамику появления различий между полами. Выяснилось, что траектории развития мужского и женского мозга расходятся уже в детстве, но более очевидной разница становится в юности и зрелом возрасте.

Выявленные особенности работы мозга позволяют женщинам одновременно использовать возможности обоих полушарий мозга, подключая к решению задач и аналитические, и интуитивные механизмы. Благодаря этому у женщин, в частности, лучше развиты навыки социального познания и обучения. Система же связей в мужском мозге сконструирована так, что позволяет мужчине иметь значительное преимущество в решении задач пространственной ориентации и координации действий.

Женский мозг – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Издательства «КоЛибри» и «Азбука-Аттикус» представляют книгу нейробиолога Сары Маккей «Женский мозг. Нейробиология здоровья, гормонов и счастья» (перевод Ульяны Сапциной).

«Моя цель — провести для вас хронологическую экскурсию по всей жизни женщины и показать, как наши мозг и сознание формируются и меняются под влиянием генов и гормонов, жизненных событий, общества и культуры, мыслей, чувств и убеждений. Я начну с внутриутробного развития, затем последовательно рассмотрю младенчество и детство, пубертат, подростковые годы, психическое здоровье, романтические отношения и интимную близость, беременность и материнство, менопаузу и, наконец, долголетие и преклонный возраст. На страницах книги я объединяю результаты множества научных исследований и комментарии моих коллег — специалистов по нейронаукам из Австралии, Новой Зеландии, Великобритании, США и Канады», — говорит автор книги.

Предлагаем прочитать фрагмент книги.

 

Насколько велики различия между мужским и женским мозгом?

Скажите кому-нибудь, что пишете книгу о нейробиологии повседневной жизни женщины, — и неизбежно услышите вопрос: «В чем разница между мужским и женским мозгом?»

Некоторые готовы сразу выдать длинный список свойств, связанных с врожденными биологическими различиями мужского и женского мозга. Весьма привлекательная идея: у всех женщин — «женский мозг», а у всех мужчин — «мужской». Этим и объясняются «фемининное» или «маскулинное» поведение, способности, предпочтения и черты личности. Что же это за различия?

Из-за особенностей работы мозга женщины эмоциональны, не умеют читать карты, но способны к многозадачности, предпочитают людей вещам, не просят повышения по службе и, уж конечно, вряд ли сделают карьеру в сфере программирования или точных наук.

«Мужской мозг» не позволяет своим владельцам считывать эмоции и заставляет предпочитать вещи людям (если речь не о порно). Зато мужчины с большей вероятностью оказываются гениями и настойчиво добиваются повышения на работе.

Естественно, результаты исследований половых и гендерных различий нас впечатляют, особенно если они сопровождаются нейробиологическими объяснениями. (И правда, что может быть заманчивее газетного заголовка, в котором сочетаются пол и нейробиология?)

Отвечая на вопрос о межполовых различиях, я всегда для начала заявляю, что эта книга — не о различиях между мужским и женским мозгом. В этой книге сквозь призму нейробиологии рассматривается здоровье исключительно девочек и женщин, за что мне совершенно не стыдно.

Затем я обычно объясняю, что никакого «мужского» и «женского» мозга не существует. По сути, сходства между ними больше, чем различий. Просто поделить людей на две группы на основании анатомии их мозга нельзя — точно так же, как на основании анатомии их гениталий. Мозг любого человека — это уникальная мозаика различных характеристик: одни условно «мужские», другие — «женские», а большинство из них уместнее назвать андрогинными.

Такую концепцию мозаичного мозга поддерживает группа, работающая в Тель-Авивском университете в Израиле под руководством нейробиолога Дафны Джоэл. С помощью такого метода исследования, как магнитно-резонансная томография (МРТ), ученые провели сотни измерений мозга более чем 1400 взрослых. Группа Джоэл обнаружила у мужчин и женщин обширные совпадения всех изученных зон и связей мозга. Одни особенности чаще встречались у женщин, другие — у мужчин, но примерно у половины из 1400 испытуемых наблюдались сходные характеристики.

Прошу простить мне стереотипный выбор цветов, но представьте себе, что мозг состоит из множества сотен мелких деталей. Условно женские — розовые, условно мужские — голубые. Если смотреть издалека, мозаика мозга у некоторых женщин окажется ярко-розовой, а у некоторых мужчин — насыщенно-голубой. Но у большинства людей она будет играть разными оттенками синего, сиреневого и фиолетового.

Этот способ восприятия мозга подобен тому, как мы относимся к привычкам, симпатиям и антипатиям, способностям и странностям. Мы считаем, что в человеке смешиваются «маскулинные», «фемининные» и гендерно-нейтральные характеристики. Каждый, как и его мозг, представляет собой уникальную мозаику.

Статистика помогает с точностью определить выраженность каких-либо межполовых различий. Да, мне отлично известно, что многим она кажется слишком сухой и сложной. К счастью, нейробиолог Донна Мейни разработала замечательный онлайн-инструмент, который наглядно иллюстрирует статистические данные. Если пожелаете о нем узнать, зайдите на сайт SexDifference.org.

Для тех же, кто мыслит статистически, поясню: этот инструмент определяет численное значение d — показателя величины различий между двумя группами. Вот что важно: если различия отсутствуют, d равен нулю. С их ростом увеличивается и d. Как правило, при d не более 0,20 различия незначительные, при 0,50 — умеренные, при 0,80 и выше — большие.

Рассмотрим три примера межполовых различий, чтобы уловить идею: рост во взрослом возрасте, связь между левым и правым полушариями мозга и отметки по математике на третьем году обучения.

Если я скажу вам, что рост одного из моих родителей составлял 191 см, а другого — 160 см, вы догадаетесь, что более высоким был мой отец. Безусловно, среднестатистический мужчина выше ростом, чем среднестатистическая женщина. Однако все мы знаем, что некоторые женщины выше некоторых мужчин. Узнав, что у моих родителей есть еще один ребенок ростом 183 см, вы предположите, что это мой брат, тогда как на самом деле у меня очень рослая сестра. При больших межполовых различиях по среднему росту показатель d значительный: 1,91. И всё же есть существенное частичное совпадение (около 34 %) между распределением роста у мужчин и женщин.

Распространено мнение, что левое и правое полушария у женщин «теснее связаны», чем у мужчин, потому что у нас крупнее мозолистое тело — сплетение волокон, соединяющее левую и правую половины мозга. По какой-то причине из этого факта сделали вывод о том, что женщины сильны в многозадачности и эмпатии. На рис. 1 показана среднестатическая разница в связи полушарий у мужчин и женщин, и она весьма мала. Величина d составляет 0,31 при частичном совпадении 88 %.

Считается, что мальчики разбираются в математике лучше, чем девочки (видимо, поэтому в Google среди разработчиков не так много женщин). Для проверки этого утверждения я взяла результаты австралийского национального стандартного теста по математике NAPLAN для третьего года обучения за 2016 год, когда тестирование проходил мой старший сын. Эти данные я ввела в калькулятор Мейни на сайте SexDifference.org. В возрастной группе моего сына средние оценки у мальчиков чуть превышали результаты девочек. Но величина d составила 0,14, то есть различие было незначительным, а частичное совпадение распределения достигало 94 %. Иными словами, почти половина девочек написала тест лучше, чем среднестатистический мальчик.

 

Рис. 1. Кривые распределения межполовых различий для роста во взрослом возрасте, связи между левым и правым полушариями мозга и оценок по математике. Сплошная линия — женщины, пунктирная — мужчины. По материалам сайта SexDiff erence.org

Вся эта статистика — не для того, чтобы вызвать у вас скуку смертную. Она показывает, как оценить выявленные на практике межполовые различия с помощью эффективного научного инструмента. Если вы готовы потратить время, в любом приличном научном отчете найдутся все необходимые данные, которые можно ввести в этот калькулятор.

Говоря о концепции мозаичного мозга и статистике по межполовым различиям и сходству, я не пытаюсь свести к минимуму или обойти разговор о различиях, которые действительно существуют. Скорее, я предлагаю вам отучиться от привычки выяснять, разные ли мы, и задаться более сложными вопросами: «Насколько велики эти различия? В чем сходства? Каков мой мозг?»

Понятно, что масштаб и природа физических, психологических и поведенческих различий между мужчинами и женщинами, обусловленных функциями мозга, вызывают много споров, в том числе политизированных. Профессор Маргарет Маккарти, нейробиолог и специалист по половым гормонам и развитию мозга, дипломатично подводит итоги этой дискуссии: «Межполовых различий мозга больше, чем хотелось бы одним, и меньше, чем убеждены другие».

миф о том, что у мужчин и женщин разные мозги

Искусственно окрашенный трехмерный снимок человеческого мозга с помощью магнитно-резонансной томографии Фото: KH Fung / Science Photo Library

Гендерный мозг: новая нейробиология, разрушающая миф о женском мозге Джина Риппон Голова Бодли (2019)

В начале Гендерный мозг когнитивный нейробиолог Джина Риппон описывает одно из бесчисленных исследований мозга, о которых было объявлено как «наконец» объяснение разницы между мужчинами и женщинами.Это был анализ магнитно-резонансной томографии (МРТ) 21 мужчины и 27 женщин, выполненный исследователями из Калифорнийского университета в Ирвине (Р. Дж. Хайер и др. . NeuroImage 25 , 320–327; 2005). Крошечный по сегодняшним меркам, это краткое сообщение, тем не менее, превратилось в настоящий рекламный тур, от газет и блогов до телевидения, книг и, в конечном итоге, конференций по обучению учителей и корпоративному лидерству.

Однажды утром в 2010 году я проснулся и увидел особенно плохую экстраполяцию этого исследования на Early Show , программу американской телевизионной сети CBS.Ведущий, Гарри Смит, хлынул, когда медицинский корреспондент Дженнифер Эштон заявила, что у мужчин «серого вещества в шесть с половиной раз больше», чем у женщин, тогда как у женщин «в десять раз больше белого вещества», чем у мужчин. Затем последовали очевидные шутки о талантах мужчин в математике и сверхъестественных способностях женщин к многозадачности. Неважно, что эти различия требуют, чтобы женские головы были примерно на 50% больше, или что команда Ирвина даже не сравнивала объемы мозга, а исследовала корреляцию между IQ и показателями серого или белого вещества.

Нейросексизм

История исследований половых различий изобилует неграмотностью, неправильным толкованием, предвзятостью публикаций, слабой статистической мощностью, неадекватным контролем и еще хуже. Риппон, ведущий голос против плохой нейробиологии половых различий, обнаруживает в этой амбициозной книге так много примеров, что использует метафору «бей крота», чтобы вызвать вечный цикл. Исследование мозга призвано выявить разницу между мужчинами и женщинами; это преподносится как «Наконец-то правда!», высмеивая политкорректность; другие исследователи обнаруживают некоторую раздутую экстраполяцию или фатальный недостаток дизайна; и, если повезет, ошибочное заявление исчезает — до тех пор, пока следующий апостериорный анализ не даст еще один момент «Ага!», и цикл повторится.Как показывает Риппон, эта охота на различия в мозге «энергично проводилась на протяжении веков с использованием всех техник, которые могла использовать наука». И он резко вырос за последние три десятилетия, с тех пор, как в бой вступили исследования МРТ.

Тем не менее, как показывает The Gendered Brain , окончательные выводы о различиях мозга, связанных с полом, не материализовались. Помимо «недостающих пяти унций» женского мозга, о которых злорадствует с девятнадцатого века, современные нейробиологи не выявили никаких решающих, определяющих категорию различий между мозгом мужчины и женщины.В женском мозге обработка речи не распределяется по полушариям более равномерно, чем в мужском, как было заявлено в небольшом исследовании Nature 1995 года, но опровергнуто большим метаанализом 2008 года (BA Shaywitz et al . Nature ). 373 , 607–609 (1995) и IE Sommer и др. . Brain Res. 1206 , 76–88; 2008). Размер мозга увеличивается с размером тела, а некоторые особенности, такие как соотношение серого и белого вещества или площадь поперечного сечения нервного тракта, называемого мозолистым телом, немного нелинейно масштабируются с размером мозга.Но это различия в степени, а не в характере. Как отмечает Риппон, они не видны, когда мы сравниваем мужчин с маленькими головами и женщин с большими головами, и не имеют никакого отношения к разнице в хобби или заработной плате.

История предвзятости

Центральное послание Риппона состоит в том, что «гендерный мир порождает гендерный мозг». Ее книга стоит вместе с «2017 Inferior » Анджелы Сайни и « Delusions of Gender » Корделии Файн 2010 в искоренении «нейросексизма», который пронизывает попытки понять различия на уровне мозга.Это сочная история, которую было бы очень весело читать, если бы все это действительно было в прошлом. К сожалению, родинки продолжают появляться. Риппон начинается с цитаты 1895 года социального психолога Гюстава Ле Бона, который использовал свой портативный цефалометр, чтобы заявить, что женщины «представляют собой самые низшие формы человеческой эволюции». Она заканчивает в 2017 году, когда инженер Google Джеймс Дамор ведет блог коллегам о «биологических причинах» нехватки женщин на технических и руководящих должностях.

Как показывает Риппон, охота за доказательством неполноценности женщин в последнее время перешла в погоню за доказательством «взаимодополняемости» мужчин и женщин.Итак, эта линия гласит, что женщины на самом деле не менее умны, чем мужчины, просто «разные» в том смысле, что это совпадает с библейскими учениями и статус-кво гендерных ролей. Таким образом, считается, что женский мозг настроен на сочувствие и интуицию, тогда как мужской мозг должен быть оптимизирован для рассудка и действий.

Именно так исследователи из Пенсильванского университета в Филадельфии сформулировали широко разрекламированное МРТ-исследование 2014 года, которое заставило общественное воображение представить себе мозг мужчин и женщин как диаметрально противоположные карты метро: связи у женщин в основном связаны между полушариями, и те у мужчин внутри них (М.Ingalhalikar и др. . Proc. Natl Acad. Sci. США 111 , 823–828; 2014). Однако на карте отсутствует подавляющее большинство связей, которые не различались между подростками-участниками исследования; он также не контролировал связанное с половым созреванием созревание или, опять же, размер мозга, все это уменьшает очевидные различия между мужчинами и женщинами.

Культурные пути

Итак, если это не аппаратная проводка мозга, как мы можем объяснить часто резкие различия в поведении и интересах между мужчинами и женщинами? Здесь мы подходим к тезису Риппона о влиянии гендерного мира на человеческий мозг.Она строит свою версию из четырех свободно определенных частей: от грязной истории исследований половых различий до современных методов визуализации мозга, появления социальной когнитивной нейробиологии и удивительно слабых доказательств половых различий в мозге новорожденных. Риппон показывает, как детские «церебральные губки», вероятно, различаются благодаря ярко выраженной розовой и синей культурам, в которых они пропитаны с момента пренатального секса.

Часть 4 переносит нас в двадцать первый век, хотя и не к счастливому концу.Основное внимание в нем уделяется женщинам в науке и технологиях, а также тому, как гендерный мир, включая профессионализацию науки и мужской стереотип «блеска», препятствует их вступлению в эту высокостатусную сферу и продвижению по ней. Талантливые женщины считаются «рабочими лошадками», мужчины — «дикими гениями», и это различие, которое дети усваивают к шести годам, согласно исследованиям Лин Биан, Сары-Джейн Лесли и Андрея Цимпиана (L. Bian et al . Am. Psychol. 73 , 1139–1153; 2018).И все это влияет на цикл формирования мозга, состоящий из различных ожиданий, уверенности в себе и риска, который ведет мальчиков и девочек по разным траекториям карьеры и успеха.

Изменение ума

В этом заключительном фокусе объясняется подзаголовок книги «Новая нейронаука, разрушающая миф о женском мозге». Зачем ограничивать объем книги о разоблачении разницы в мозгах женщинами? Сначала я подумал, что это удар по книге Луанна Бризендин « The Female Brain » 2006 года, врезанный в эти самые страницы (R.М. Янг и Э. Балабан Nature 443 , 634; 2006 г.). Или, возможно, для того, чтобы подчеркнуть, что «женский мозг» оценивается как странный вариант настоящего, как мы говорим о «женщинах-физиках» или «женщинах-хирургах».

Какими бы ни были подзаголовки, книга выполняет свою цель — развенчать концепцию гендерного мозга. Мозг не более гендерный, чем печень, почки или сердце. Ближе к концу Риппон заигрывает с последствиями этого открытия для растущего числа людей, переходящих или живущих между текущими бинарными гендерными категориями.Но на данный момент, заключает она, большинство из нас по-прежнему скованы «биосоциальными смирительными рубашками», которые уводят в основном однополый мозг по тому или иному культурно-гендерному пути.

границ | Различия в мозге мужчин и женщин: данные глубокого обучения

Введение

Недавние исследования показывают, что пол может оказывать существенное влияние на когнитивные функции человека, включая эмоции, память, восприятие и т. Д. (Cahill, 2006). У мужчин и женщин есть разные способы кодирования воспоминаний, ощущения эмоций, распознавания лиц, решения определенных проблем и принятия решений.Поскольку мозг контролирует познание и поведение, эти связанные с полом функциональные различия могут быть связаны с гендерной структурой мозга (Cosgrove et al., 2007).

Визуализация тензора диффузии (DTI) — эффективный инструмент для характеристики архитектуры нервных волокон. Вычисляя параметры фракционной анизотропии (FA) в DTI, можно количественно оценить анизотропию нервных волокон (Lasi et al., 2014). Считается, что различия в значениях FA связаны с процессами развития, такими как калибр аксонов, миелинизация и / или волоконная организация путей нервных волокон.Вычисляя FA, исследователи выявили тонкие изменения, связанные с нормальным развитием мозга (Westlye et al., 2009), обучением (Golestani et al., 2006) и здоровым старением (Kochunov et al., 2007). Тем не менее, существующие исследования еще не предоставили последовательных результатов по изучению разницы в структуре мозга между мужчинами и женщинами. Ingalhalikar et al. (2014) утверждали, что мужчины имеют большую межполушарную связь через мозолистое тело, в то время как женщины имеют большую межполушарную связь.Однако в других исследованиях не сообщалось о значительных гендерных различиях в структуре мозга (Raz et al., 2001; Salat et al., 2005). В недавней статье с критическим мнением высказывалась мысль о том, что необходимы дополнительные исследования, чтобы выяснить, действительно ли у мужчин и женщин разные структуры мозга (Joel and Tarrasch, 2014).

В большинстве существующих исследований DTI использовались статистические методы на уровне группы, такие как пространственная статистика на основе трактов (TBSS) (Thatcher et al., 2010; Mueller et al., 2011; Shiino et al., 2017). Однако недавние исследования показали, что методы машинного обучения могут предоставить нам более мощный инструмент для анализа изображений мозга (Shen et al., 2010; Лу и др., 2017; Tang et al., 2018). В частности, глубокое обучение может извлекать нелинейную структуру сети, реализовывать аппроксимацию сложной функции, характеризовать распределенное представление входных данных и демонстрировать мощную способность изучать основные характеристики наборов данных на основе небольшого размера выборок (Zeng et al., 2016, 2018a; Tian et al., 2018; Wen et al., 2018). В частности, глубокая сверточная нейронная сеть (CNN) использует ядра свертки для извлечения особенностей изображения и может находить характерные пространственные различия в изображениях мозга, что может обещать лучший результат, чем использование других традиционных методов машинного обучения и статистических методов (Cole et al. al., 2017).

В этом исследовании мы провели анализ изображений FA на основе CNN и извлекли особенности скрытых слоев, чтобы исследовать разницу между мозгом мужчины и женщины. В отличие от обычно используемой 2D-модели CNN, мы новаторски предложили 3D-модель CNN с новой структурой, включающей 3 скрытых слоя, линейный слой и слой softmax. Каждый скрытый слой состоит из сверточного слоя, слоя пакетной нормализации, слоя активации и следующего за ним уровня объединения. Эта новая модель CNN позволяет использовать полное трехмерное изображение мозга (т.е., DTI) в качестве входных данных для модели. Линейный слой между скрытыми слоями и слоем softmax уменьшает количество параметров и, следовательно, позволяет избежать проблем с чрезмерной подгонкой.

Материалы и методы

Сбор и предварительная обработка данных МРТ

База данных, используемая в этой работе, взята из проекта Human Connectome Project (HCP) (Van Essen et al., 2013). Эта база данных открытого доступа содержит данные по 1065 субъектам, в том числе 490 мужчинам и 575 женщинам. Возрастной диапазон от 22 до 36 лет.Эта база данных представляет собой относительно большой размер выборки по сравнению с большинством исследований нейровизуализации. Использование этого набора данных с открытым доступом позволяет тиражировать и расширять эту работу другими исследователями.

Мы выполнили предварительную обработку данных DTI, включая преобразование формата, извлечение изображения b0, извлечение мозга, коррекцию вихревых токов и вычисление тензора FA. Первые четыре шага были обработаны с помощью диффузионного конвейера HCP, включая взвешивание диффузии (bval), направление (bvecs), временные ряды, маску мозга, файл (grad_dev.nii.gz) для нелинейностей градиента во время подгонки модели и файлы журнала обработки EDDY. На последнем этапе мы используем dtifit для вычисления тензоров, чтобы получить FA, а также значения среднего коэффициента диффузии (MD), аксиального коэффициента диффузии (AD) и радиального коэффициента диффузии (RD).

Исходные данные были слишком велики для обучения модели, и это могло вызвать проблему ИСЧЁТ РЕСУРСОВ во время обучения из-за нехватки памяти графического процессора. В эксперименте мы использовали графический процессор NVIDIAN TITAN_XP с объемом памяти 12 ГБ каждый. Чтобы решить эту проблему, мы увеличили размер изображения FA до [58 × 70 × 58].Эта процедура может привести к лучшему результату классификации, поскольку меньший размер входного изображения может обеспечить большее воспринимающее поле для модели CNN. Чтобы выполнить масштабирование изображения, «dipy» (http://nipy.org/dipy/) использовался для чтения данных .nii FA. Затем «ndimage» в SciPy (http://www.scipy.org) использовался для уменьшения размера данных. Масштабированные данные записывались в файлы TFRecord (http://www.tensorflow.org) с соответствующими метками. Формат файла TFRecord — это простой двоичный формат, ориентированный на запись, который широко используется в приложении Tensorflow для обучающих данных, чтобы получить высокую производительность ввода.Этикетки были переведены в формат горячего. Мы реализовали конвейер для асинхронного чтения данных из TFRecord в соответствии со спецификацией интерфейса, предоставленной Tensorflow (Abadi et al., 2016). Конвейер включал чтение файлов TFRecord, декодирование данных, преобразование типов данных и изменение формы данных.

CNN Модель

Мы проводили эксперименты на рабочей станции с графическим процессором, которая имеет четыре графических процессора NVIDIA TITAN Xp. Операционная система рабочей станции GPU — Ubutnu16.04.Мы использовали FSL для предварительной обработки данных. Модель CNN была разработана с использованием фреймворка машинного обучения с открытым исходным кодом Tensorflow (Abadi et al., 2016).

Модель Дизайн

Обычно используемые структуры CNN основаны на 2D-изображениях. При использовании 2D CNN для обработки 3D-изображений МРТ необходимо сопоставить исходное изображение с разных направлений, чтобы получить 2D-изображения, которые будут терять информацию о пространственной структуре изображения. В этом исследовании мы разработали трехмерную CNN с трехмерными сверточными ядрами, что позволило нам извлечь трехмерные структурные особенности из изображений FA.Кроме того, традиционная модель CNN обычно использует несколько полносвязных слоев для соединения скрытых слоев и выходного слоя. Полностью связанный слой может быть подвержен проблеме чрезмерной подгонки в двоичной классификации, когда количество выборок ограничено (как наши данные). Чтобы решить эту проблему, мы использовали линейный слой, чтобы заменить полностью связанный слой. Линейный слой объединяет выходные данные скрытых слоев (т. Е. Трехмерную матрицу, состоящую из нескольких карт функций) во входные данные (то есть одномерный вектор) выходного слоя, который является классификатором softmax.Кроме того, мы выполняли пакетную нормализацию (Ioffe and Szegedy, 2015) после каждой операции свертки. Пакетная нормализация используется, чтобы избежать проблемы внутреннего ковариатного сдвига при обучении модели CNN. Таким образом, разработанная нами модель представляет собой трехмерную «чистую» CNN (3D PCNN). Архитектура модели 3D PCNN показана на рисунке 1. 3D PCNN состоит из трех скрытых слоев, линейного слоя и слоя softmax. Каждый из скрытых слоев содержит сверточный слой, слой пакетной нормализации, слой активации, слой объединения с несколькими картами функций в качестве выходных данных.

Рисунок 1 . 3D-архитектура PCNN.

Сверточный слой

Процесс сверточного слоя заключается в свертке входного вектора I с ядром свертки K , представленным I ⊗ K . Форма входного вектора в нашей 3D-модели PCNN была [ n, d, w, h, c ], где d, w, h, c представляют глубину, ширину, высоту и номера каналов (что равно 1 для изображение в градациях серого) входного вектора, соответственно, а n — размер пакета, который является гиперпараметром, который в этой статье был установлен на 45 (эмпирическое значение).В первом слое входной размер составлял 58 × 70 × 58 × 1, что представляло собой трехмерный размер (58 × 70 × 58) входного изображения плюс один канал (изображение в градациях серого). Форма ядра свертки была [ d _k , w _k , h _k , c _{in c} , ], где d _k , w _k , h _k представляет глубину, ширину и высоту ядра свертки соответственно.Во всех трех скрытых слоях размер ядра был установлен равным 3 × 3 × 3, что означает, что d _k = w _k = h _k = 3. c _в — это количество входных каналов, которое равно номеру канала входного вектора. c _out — количество выходных каналов. Поскольку каждое ядро ​​имеет выходной канал, c _out равно количеству ядер свертки, а также количеству входных каналов для следующего скрытого слоя.Во всех слоях свертки шаг ядра был установлен на 1, а режим заполнения был на «ТАКЖЕ».

Слой пакетной нормализации

Пакетная нормализация была выполнена после сверточного слоя. Пакетная нормализация — это своего рода обучающий прием, который нормализует данные каждого мини-пакета (с нулевым средним и единичной дисперсией) в скрытых слоях сети. Чтобы облегчить явление градиентного внутреннего ковариатного сдвига и ускорить обучение CNN, для обучения модели использовался метод Adam Gradient Decent (Kingma and Ba, 2015).

Активационный слой

После операции пакетной нормализации была использована функция активации для нелинейной обработки результата свертки. Функцией активации, которую мы использовали в модели, была выпрямленная линейная единица ReLU (Nair and Hinton, 2010).

Слой объединения

Уровень объединения был добавлен после слоя активации. Слои объединения в CNN суммируют выходы соседних групп нейронов в одной и той же карте ядра (Крижевский и др., 2012). В этом слое использовался метод максимального объединения.

Выходными данными каждого скрытого слоя были карты объектов, которые были объектами, извлеченными из входных изображений в скрытый слой. Выходные данные предыдущего скрытого слоя были входами для следующего уровня. В нашей модели первый скрытый слой сгенерировал 32 карты функций, второй скрытый слой создал 64 карты функций, а третий скрытый слой дал 128 карт функций. Наконец, мы интегрировали последние 128 карт объектов во входные данные слоя softmax через линейный слой, а затем получили окончательные результаты классификации из слоя softmax.

В нашей модели вход X ∈ { x ⁽¹⁾ , x ⁽²⁾ ,…, x ^{( n )} }, x ^{( i )} было с значением FA испытуемого . Y ∈ { y ⁽¹⁾ , y ⁽²⁾ ,…, y ^{( n )} }, y ^{( i )} было ith меток субъекта, которые были обработаны в один горячий вектор, где [1 0] представляет мужчину и [0 1] женщину.Мы использовали h ( θ , x) для представления предлагаемой 3D-модели PCNN. Тогда у нас было:

, где ŷ представляет собой прогнозируемое значение, полученное с использованием 3D PCNN для выборки x.

Оптимизация параметров

Начальные значения весов ядер свертки были случайными величинами, выбранными из усеченного нормального распределения со стандартным отклонением 0,1. Мы определили функцию стоимости для корректировки этих весов на основе перекрестной энтропии softmax (Dunne and Campbell, 1997):

J (θ, x) = — ∑i = 1nŷ (i) logP (ŷ (i) = y (i) | x = x (i)) (2)

Таким образом, задача корректировки значения веса превратилась в задачу оптимизации с J (θ, x ) в качестве цели оптимизации, где в случае правильного результата классификации давался небольшой штраф, и наоборот.Мы использовали алгоритм оптимизации Adam Gradient Descent (Kingma and Ba, 2015) для достижения этой цели при обучении модели. Все параметры в алгоритме Адама были установлены на эмпирические значения, рекомендованные Кингмой и Ба (2015), то есть скорость обучения составляла α = 0,001, скорость экспоненциального спада для текущих оценок составляла β ₁ = 0,9, β ₁ = 0,999, ε = 10 ⁻⁸ .

Перекрестная проверка

Для обеспечения независимого обучения и тестирования при перекрестной проверке.Процесс перекрестной проверки показан на рисунке 2. Мы реализовали схему вложенной перекрестной проверки с двумя циклами (Varoquaux et al., 2017). Мы разделили набор данных на три части: 80% данных как обучающий набор для обучения модели, 10% как набор проверки для выбора параметров и 10% как набор для тестирования для оценки способности модели к обобщению. Чтобы исключить случайную ошибку обучения модели, мы провели 10-кратную перекрестную проверку, а затем взяли среднее значение точности классификации в качестве окончательного результата.

Рисунок 2 . Обучение модели и вложенная перекрестная проверка. (A) Общий обзор. (B) 10-кратная перекрестная проверка.

Элементы в первом скрытом слое

У

CNN есть преимущество, заключающееся в том, что он может извлекать ключевые особенности самостоятельно (Zeng et al., 2018c). Однако эти функции могут быть трудными для интерпретации, поскольку они являются очень абстрактными функциями. Таким образом, в этом исследовании мы проанализировали только особенности, полученные в первом скрытом слое, поскольку они являются прямым выходом свертки на изображениях FA в градациях серого.В этом случае операция свертки первого слоя эквивалентна применению пространственного фильтра на основе ядра свертки к изображениям FA. Полученные признаки менее абстрактны, чем признаки второго и трех скрытых слоев. В первом скрытом слое всего 32 функции. Эти особенности являются особенностями самого нижнего уровня, которые могут представлять структурные особенности изображений FA. Сначала мы вычислили среднее значение значений вокселей для всех субъектов в каждой группе (мужчина против женщины) для каждой характеристики, а затем оценили разницу на уровне групп, используя двухвыборочный тест t .Кроме того, мы также вычислили энтропию по каждому признаку для каждого отдельного человека:

H = -i = 0255 пилогпи (3)

, где p _i указывает частоту пикселя со значением i , появляющегося на изображении. Энтропия каждого признака, вероятно, указывает на сложность структуры мозга, закодированной в этом признаке. Мы также выполнили двухвыборочный тест t результатов энтропии, чтобы изучить различия между мужчинами и женщинами. Для множественных сравнений с порогом 0 применялась строгая поправка Бонферрони.05/32 = 1,56 × 10 ⁻³ , чтобы удалить ложную значимость.

Дискриминационная сила областей мозга

Чтобы определить, какие области мозга могут играть важную роль в структурных различиях мозга, связанных с полом, мы повторили ту же 3D-классификацию на основе PCNN для каждой конкретной области мозга. Мы сегментировали каждое изображение FA на 246 областей интересов серого вещества (ROI) в соответствии с Атласом человеческого мозга (Fan et al., 2016) и 48 ROI для белого вещества в соответствии с Атласом меток белого вещества ICBM-DTI-81 (Mori et al. al., 2005). Затем была получена точность классификации для каждой области интереса. Более высокая точность указывает на более важную роль этой рентабельности инвестиций в гендерных различиях. Затем была получена карта на основе точности классификации различных ROI, чтобы показать их распределение в мозге.

Сравнения с пространственной статистикой на основе тракта и машиной опорных векторов

Чтобы подтвердить эффективность нашего метода, к нашему набору данных в качестве сравнения были применены пространственная статистика на основе трактов (TBSS) и машина опорных векторов (SVM), поскольку это два популярных метода анализа данных в исследованиях нейровизуализации (Bach et al., 2014; Zeng et al., 2018b). Мы сравнили результаты при следующих двух условиях: (1) Мы использовали SVM в качестве классификатора, сохранив ту же процедуру предварительной обработки, чтобы сравнить ее результаты с нашим методом 3D PCNN. Мы сглаживаем каждую выборку из 3D-матрицы FA в вектор, а затем передаем SVM с этим вектором. (2) Мы использовали TBSS для определения областей мозга, в которых показаны статистически значимые гендерные различия.

Результаты

Результаты классификации изображений FA всего мозга

Используя наши методы 3D PCNN на изображениях FA всего мозга, мы можем хорошо различать мужчин и женщин с точностью классификации 93.3%. Этот результат намного лучше, чем при использовании SVM, точность классификации которого составляет всего 78,2%.

Для сравнения мы также использовали MD, AD и RD, чтобы повторить тот же анализ. Точность классификации MD составляет 65,8%, AD — 69,9%, RD — 67,8%. Все они ниже точности классификации, полученной с помощью FA.

Анализ элементов в первом скрытом слое 3D PCNN

Результат двухвыборочного теста t из 32 признаков мужчин и женщин показывает, что 25 признаков имеют значительные гендерные различия, включая 13 признаков, у которых женщины имеют более высокие значения, и 12 признаков, которые имеют более высокие значения для мужчин (см. Рисунок 3). .Интересно, что у мужчин энтропия по всем параметрам значительно выше, чем у женщин (см. Рисунок 4).

Рисунок 3 . Межгрупповые различия 32 признаков в значениях вокселей. Среднее значение (высота столбца) и стандартное отклонение (столбцы ошибок) значений вокселей для всех субъектов в каждой группе оценивались для каждой функции. Их групповые различия были изучены с помощью двухвыборочного теста t . Поправка Бонферрони применялась для множественных сравнений с порогом, равным 0.05/32 = 1,56 × 10 ⁻³ , чтобы удалить ложную значимость. Признаки со значительно более высокими средними значениями вокселов для мужчин отмечены знаком *, а признаки со значительно более высокими средними значениями вокселов для женщин отмечены знаком +.

Рисунок 4 . Межгрупповые различия 32 признаков в значениях энтропии. Среднее значение (высота столбца) и стандартное отклонение (столбцы ошибок) значения энтропии были вычислены для всех субъектов в каждой группе для каждой характеристики. Их групповая разница была оценена с помощью двухвыборочного теста t .Поправка Бонферрони применялась для множественных сравнений с порогом, равным 0,05 / 32 = 1,56 × 10 ⁻³ , чтобы удалить ложную значимость. Значения энтропии у мужчин значительно больше, чем у женщин.

Классификация по каждой конкретной рентабельности инвестиций

TBSS не смог обнаружить статистически значимых гендерных различий в этом наборе данных. Однако, используя 3D PCNN, мы обнаружили гендерные различия во всех ROI как в сером, так и в белом вопросе, поскольку точность классификации (> 75%) намного выше, чем уровень вероятности (50%) для всех ROI.Карты точности классификации для различных областей интереса показаны на рисунке 5. Подробные результаты классификации представлены в приложении (см. Таблицу S1 для серого вещества и таблицу S2 для белого вещества). В сером веществе пять областей с наибольшей точностью классификации — это левое предклинье (область Бродмана, BA 31, 87,2%), левая постцентральная извилина (область туловища BA 1/2/3, 87,2%), левая поясная извилина. (BA 32 subgenual area, 87,2%), правая глазничная извилина лобной доли (BA 13, 87.1%) и левый затылочный таламус (86,9%). В белом веществе пять областей с наивысшей точностью классификации: средний стебель мозжечка (89,7%), колено мозолистого тела (88,4%), правая передняя лучевая коронка (88,3%), правая верхняя лучевая коронка (86%). , и левой передней конечностью внутренней капсулы (85,4%).

Рисунок 5 . Карты точности классификации для различных областей интереса в сером и белом веществе мозга. (A) Результаты в 246 областях интересов серого вещества (ROI) в соответствии с Атласом человеческого мозга. (B) Результаты в 48 ROI белого вещества в соответствии с Атласом меток белого вещества ICBM-DTI-81.

Обсуждения

Классификация всего мозга FA

Предложенная 3D модель PCNN достигла точности классификации 93,3% в FA всего мозга. Высокая точность классификации указывает на то, что предложенная модель может точно найти разницу в структуре мозга между мужчинами и женщинами, что является основой для последующего анализа признаков и субрегионального анализа. Большинство существующих методов классификации, регрессии и других методов машинного обучения представляют собой алгоритмы поверхностного обучения, такие как SVM, повышение, максимальная энтропия и логистическая регрессия.Когда необходимо выразить сложные функции, модели, полученные с помощью этих алгоритмов, будут иметь ограничение с небольшим размером выборок и ограниченными вычислительными ресурсами. Таким образом, способность к обобщению будет ухудшаться, как мы продемонстрировали в результатах SVM. Преимущество алгоритмов глубокого обучения, использующих несколько уровней в искусственной нейронной сети, заключается в том, что можно представлять сложные функции с несколькими параметрами. CNN — один из широко используемых алгоритмов глубокого обучения.По сравнению с таким методом, как SVM, который является просто классификатором, 3D CNN — это метод, который может извлекать особенности трехмерной пространственной структуры входного изображения. Построив 3D-модель PCNN, мы извлекли из изображений FA очень абстрактные особенности, что, таким образом, может повысить точность классификации. FA описывает частичный индекс анизотропии, который указывает на отличие одного направления от других (Feldman et al., 2010). Он может отражать изменения различных свойств ткани, включая размер аксонов, плотность упаковки аксонов и степень миелинизации (Chung et al., 2016). В этом исследовании мы также проводим тот же анализ с использованием изображений MD, AD и RD для сравнения. Все их результаты ниже, чем у FA, что указывает на то, что использование FA более эффективно для определения структурных различий между мужским и женским мозгом, чем использование других изображений.

Анализ элементов в первом скрытом слое 3D PCNN

Степень макроскопической анизотропии диффузии часто количественно определяется FA (Lasi et al., 2014). Предыдущие исследования показали, что более широкий скелет белого вещества в головном мозге женщины, но более широкая область серого вещества в мозге мужчины (Witelson et al., 1995; Заиди, 2010; Гонг и др., 2011; Menzler et al., 2011). Это означает, что у мужчин, по-видимому, больше серого вещества, состоящего из активных нейронов, в то время как у женщин может быть больше белого вещества для нейронной связи между различными областями мозга. Кроме того, недавнее исследование с помощью статистического анализа показало, что мужчины имеют более высокие значения FA, чем женщины, среди людей среднего и пожилого возраста (от 44 до 77 лет) (Ritchie et al., 2018). Это исследование ориентировано на молодых здоровых людей в возрасте от 22 до 36 лет.Структурные особенности, извлеченные из 3D PCNN, отражают разницу в структуре мозга мужчин и женщин. В первом скрытом слое 3D-модели PCNN мы обнаружили 25 функций, которые имеют значительную разницу между мужчинами и женщинами по значению вокселей. Более того, используя меру энтропии, мы обнаружили, что мужской мозг, вероятно, имеет более сложные функции, что отражается в значительно более высокой энтропии. Эти результаты показали, что гендерные различия, вероятно, существуют во всем мозговом диапазоне, включая как белое, так и серое вещество.

Самые дискриминационные области мозга

Используя изображения FA из каждой конкретной области мозга в качестве входных данных для 3D PCNN, мы обнаружили, что все протестированные области мозга могут иметь гендерные различия, хотя анализ TBSS не может обнаружить эти различия. Области мозга с высокой точностью классификации включают левое предклинье (область Бродмана, BA 31, 87,2%), левую постцентральную извилину (область ствола BA 1/2/3, 87,2%), левую поясную извилину (область BA 32, 87,2%), правая глазничная извилина лобной доли (BA 13, 87.1%), и левый затылочный таламус (86,9%) в сером веществе, и средний стебель мозжечка (89,7%), колено мозолистого тела (88,4%), правый передний венец (88,3%), правый верхний венец radiata (86%) и левой передней конечностью внутренней капсулы (85,4%).

Ранее сообщалось о морфологических различиях мозолистого тела, связанных с полом, которые могут быть связаны с межполушарным взаимодействием (Sullivan et al., 2001; Luders et al., 2003; Prendergast et al., 2015). Однако, вероятно, из-за ограниченности применяемых методов, не во всех предыдущих исследованиях сообщалось об этом различии (Abe et al., 2002). Эти вероятные результаты противоречивых результатов были получены в разных исследованиях. Наши результаты с помощью 3D-модели PCNN подтверждают, что, вероятно, существует морфологическая разница в колене мозолистого тела между мужчиной и женщиной.

Средний стебель мозжечка — это область мозга, связанная с мостом и получающая сигналы в основном от ядер моста (Glickstein and Doron, 2008), которые являются ядрами моста, участвующими в двигательной активности (Wiesendanger et al., 1979). Raz et al. (2001) обнаружили больший объем мозжечка у мужчин, чем у женщин. Клетки мозжечка выделяют диффундирующие вещества, которые способствуют выживанию таламических нейронов (Tracey et al., 1980; Hisanaga and Sharp, 1990). В предыдущих исследованиях сообщалось о гендерных различиях в основном метаболизме глюкозы в таламусе у молодых людей в возрасте от 20 до 40 лет (Fujimoto et al., 2008). Помимо таламуса и мозжечка, постцентральная извилина также была обнаружена в наших результатах как область мозга с высокой точностью классификации.Таким образом, весьма вероятно, что существует гендерное различие в цепи мозжечка-таламо-кортикального слоя. Это различие также может быть связано с зарегистрированными гендерными различиями при неврологических дегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона (Lyons et al., 1998; Dluzen and Mcdermott, 2000; Miller and Cronin-Golomb, 2010), где патологические изменения обычно обнаруживаются в мозжечко-таламо-кортикальный контур.

Результаты текущего исследования также указали на гендерные различия в лимбико-таламо-кортикальных цепях.Передняя лучистая корона является частью лимбико-таламо-кортикальной схемы и включает таламические проекции от внутренней капсулы до префронтальной коры. Изменения белого вещества в передней лучевой коронке могут привести ко многим нарушениям когнитивной и эмоциональной регуляции (Drevets, 2001). Орбитальная извилина областей серого вещества лобной коры и поясная извилина также связаны с системой регуляции эмоций (Fan et al., 2005). Таким образом, гендерные различия в лимбико-таламо-корковой цепи могут объяснять гендерные различия в активации таламуса во время обработки эмоциональных стимулов или неприятной лингвистической информации, касающейся межличностных трудностей, как было продемонстрировано предыдущей фМРТ (Lee and Kondziolka, 2005; Shirao et al. al., 2005).

Таким образом, используя разработанный алгоритм 3D PCNN, мы подтвердили, что гендерные различия существуют в изображениях FA всего мозга, а также в каждой конкретной области мозга. Эти связанные с полом структурные различия мозга могут быть связаны с гендерными различиями в познании, эмоциональном контроле, а также с неврологическими расстройствами.

Доступность данных

В данном исследовании были проанализированы общедоступные наборы данных. Эти данные можно найти здесь: https: // www.humanconnectome.org/.

Авторские взносы

JX, YT и YY внесли свой вклад в концепцию и дизайн исследования. YT, JX и YZ провели анализ данных. YT и JX подготовили рукопись. YT и YY участвовали в редактировании рукописи.

Финансирование

JX и YZ поддерживаются проектом 111 (№ B18059). YT поддерживается грантом 2016JJ4090 от Фонда естественных наук провинции Хунань и грантами 2017T100613 и 2016M592452 от Китайского фонда постдокторантуры.YY поддерживается Инициативой грантов на трансляционные исследования Dixon (PI: YY) Северо-западного мемориального фонда (NMF) и Института клинических и трансляционных наук Северо-Западного университета (NUCATS).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2019.00185/full#supplementary-material

Список литературы

Abadi, M., Barham, P., Chen, J., Chen, Z., Davis, A., Dean, J., et al. (2016). «Tensorflow: система для крупномасштабного машинного обучения», , 12-й симпозиум USENIX по проектированию и внедрению операционных систем (OSDI 16), , (Саванна, Джорджия), 265–283.

Google Scholar

Абэ, О., Аоки, С., Хаяси, Н., Ямада, Х., Кунимацу, А., Мори, Х. и др. (2002).Нормальное старение в центральной нервной системе: количественный МРТ диффузионно-тензорный анализ. Neurobiol. Старение 23, 433–441. DOI: 10.1016 / S0197-4580 (01) 00318-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Bach, M., Laun, F. B., Leemans, A., Tax, C.M., Biessels, G.J., Stieltjes, B., et al. (2014). Методологические соображения по пространственной статистике на основе трактов (TBSS). Neuroimage 100, 358–369. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2014.06.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чанг, А.В., Сеунарин, К. К., Кларк, К. А. (2016). Воспроизводимость и изменчивость NODDI в зависимости от напряженности магнитного поля: сравнение 1,5 Тл и 3 Тл. Human Brain Mapp. 37, 4550–4565. DOI: 10.1002 / hbm.23328

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Коул, Дж. Х., Цагкрасулис, Д., Мва, К., Стивс, К., Спектор, Т. Д. и др. (2017). Прогнозирование возраста мозга с помощью глубокого обучения на основе необработанных данных изображений приводит к получению надежного и наследуемого биомаркера. Нейроизображение 163, 115–124.DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2017.07.059

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Косгроув, К. П., Мазуре, К. М., и Стейли, Дж. К. (2007). Развитие знаний о половых различиях в структуре, функциях и химии мозга. Biol. Психиатрия 62, 847–855. DOI: 10.1016 / j.biopsych.2007.03.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Длузен, Д. Э., и Макдермотт, Дж. Л. (2000). Гендерные различия в нейротоксичности нигростриатальной дофаминергической системы: последствия для болезни Паркинсона. J. Gender Spec. Med. 3, 36–42.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Древец, В. К. (2001). Нейровизуализация и невропатологические исследования депрессии: значение для когнитивно-эмоциональных особенностей расстройств настроения. Curr. Opin. Neurobiol. 11, 240–249. DOI: 10.1016 / S0959-4388 (00) 00203-8

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Данн Р. А. и Кэмпбелл Н. А. (1997). «О объединении функций активации softmax и кросс-энтропийных штрафов и выводе функции активации softmax», в Proc.8-й авст. Конф. в нейронных сетях , (Мельбурн, Виктория: Citeseer), 185.

Google Scholar

Фан, Дж., Маккэндлисс, Б. Д., Фосселла, Дж., Фломба, Дж. И., и Познер, М. И. (2005). Активация сетей внимания. Neuroimage 26, 471–479. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2005.02.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fan, L., Zhuo, J., Zhang, Y., Wang, J., Chen, L., et al. (2016). Атлас мозга человека: новый атлас мозга, основанный на архитектуре соединений. Cereb. Cortex 26, 3508–3526. DOI: 10.1093 / cercor / bhw157

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фельдман, Х. М., Йитман, Дж. Д., Ли, Э. С., Барде, Л. Х., и Гаман-Бин, С. (2010). Визуализация тензора диффузии: обзор для педиатров и клиницистов. J. Dev. Behav. Педиатр. 31, 346–356. DOI: 10.1097 / DBP.0b013e3181dcaa8b

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фудзимото Т., Мацумото Т., Fujita, S., Takeuchi, K., Nakamura, K., Mitsuyama, Y., et al. (2008). Изменения метаболизма глюкозы из-за старения и гендерных различий в здоровом мозге человека. Psychiatry Res. 164, 58–72. DOI: 10.1016 / j.pscychresns.2006.12.014

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Голестани Н., Молко Н., Дехан С., Лебихан Д. и Паллиер К. (2006). Структура мозга предсказывает усвоение звуков иностранной речи. Cereb. Cortex 17, 575–582.DOI: 10.1093 / cercor / bhk001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хисанага, К., и Шарп, Ф. Р. (1990). Диффузные нейротрофические факторы для нейронов таламуса высвобождаются из неокортекса-мишени и нецелевого мозжечка. Прогр. Brain Res. 82, 67–71. DOI: 10.1016 / S0079-6123 (08) 62591-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ингалхаликар, М., Смит, А., Паркер, Д., Саттертуэйт, Т. Д., Эллиотт, М.А., Рупарел К. и др. (2014). Половые различия в структурном коннектоме человеческого мозга. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, 823–828. DOI: 10.1073 / pnas.1316

0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Иоффе С., Сегеди К. (2015). «Пакетная нормализация: ускорение глубокого обучения сети за счет уменьшения внутреннего ковариантного сдвига», Труды 32-й Международной конференции по машинному обучению , Vol. 37 (Лилль), 448–456.

Google Scholar

Джоэл Д., Тарраш Р. (2014). О неправильном представлении и неверной интерпретации данных, связанных с полом: пример исследования человеческого коннектома Ингалхаликара. Proc. Natl. Акад. Sci. США 111, E637 – E637. DOI: 10.1073 / pnas.1323319111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кингма, Д. П., и Ба, Л. Дж. (2015). «Адам: метод стохастической оптимизации», в материалах Труды 3-й Международной конференции по обучающим представлениям (Сан-Диего, Калифорния).

Google Scholar

Кочунов П.М., Томпсон П., Ланкастер Дж. Л., Барцокис Г., Смит С., Койл Т. и др. (2007). Связь между фракционной анизотропией белого вещества и другими показателями здоровья мозга при нормальном старении: исследование пространственной статистики старения на основе трактовки. Neuroimage 35, 478–487. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2006.12.021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Крижевский А., Суцкевер И., Хинтон Г.Э. (2012). «Классификация Imagenet с глубокими сверточными нейронными сетями», в Advances in Neural Information Processing Systems 25 (NIPS 2012) (Lake Tahoe, NV), 1097–1105.

Google Scholar

Ласи, С., Щепанкевич, Ф., Эрикссон, С., Нильссон, М., и Топгаард, Д. (2014). Визуализация микроанизотропии: количественная оценка микроскопической диффузионной анизотропии и параметра ориентационного порядка с помощью диффузионной МРТ с вращением q-вектора под магическим углом. Фронт.Phys. 2:11. DOI: 10.3389 / fphy.2014.00011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу, Ю., И, С., Цзэн, Н., Лю, Ю., и Чжан, Ю. (2017). Выявление болезней риса с использованием глубоких сверточных нейронных сетей. Нейрокомпьютеры 267, 378–384. DOI: 10.1016 / j.neucom.2017.06.023

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Людерс, Э., Рекс, Д. Э., Нар, К. Л., Вудс, Р. П., Янке, Л., Томпсон, П. М. и др. (2003). Взаимосвязь между бороздовой асимметрией и размером мозолистого тела: пол и влияние рукопожатия. Cereb. Cortex 13, 1084–1093. DOI: 10.1093 / cercor / 13.10.1084

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лайонс, К. Э., Хаббл, Дж. П., Тростер, А. И., Пахва, Р., и Коллер, В. К. (1998). Гендерные различия при болезни Паркинсона. Clin. Нейрофармакол . 21, 118–121.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Мензлер К., Белке М., Верманн Э., Краков К., Ленглер У., Янсен А. и др. (2011). Мужчины и женщины разные: диффузионно-тензорная визуализация выявляет половой диморфизм в микроструктуре таламуса, мозолистого тела и цингулюма. Neuroimage 54, 2557–2562. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2010.11.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миллер И. Н., Кронин-Голомб А. (2010). Гендерные различия при болезни Паркинсона: клинические характеристики и познания. Мовем. Disord. 25, 2695–2703. DOI: 10.1002 / mds.23388

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мори, С., Ал, С. М., Вакана, С., и Зиджл, В. (2005). МРТ Атлас белого вещества человека. Лондон, Великобритания: Elsevier / Academic Press.

Google Scholar

Мюллер К., Анвандер А., Мёллер Х. Э., Хорстманн А., Лепсиен Дж., Буссе Ф. и др. (2011). Полозависимое влияние ожирения на белое вещество головного мозга исследовано с помощью диффузионно-тензорной визуализации. PloS ONE 6: e18544. DOI: 10.1371 / journal.pone.0018544

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Наир В., Хинтон Г. Э. (2010). «Выпрямленные линейные блоки улучшают ограниченные машины Больцмана», в Труды 27-й Международной конференции по машинному обучению (ICML-10) (Хайфа), 807–814.

Google Scholar

Прендергаст Д. М., Ардекани Б., Икута Т., Джон М., Петерс Б., Деросс П. и др. (2015). Влияние возраста и пола на морфологию мозолистого тела на протяжении всей жизни. Карта человеческого мозга. 36, 2691–2702. DOI: 10.1002 / hbm.22800

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Раз, Н., Ганнинг-Диксон, Ф., Хед, Д., Уильямсон, А., и Аккер, Дж. Д. (2001). Возрастные и половые различия в мозжечке и вентральном мосту: проспективное МРТ-исследование здоровых взрослых. г. J. Neuroradiol. 22, 1161–1167.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Ричи С. Дж., Кокс С. Р., Шен Х., Ломбардо М. В., Реус Л. М., Аллоза К. и др. (2018). Половые различия в мозге взрослого человека: данные 5216 участников Биобанка Великобритании. Cereb. Cortex 28, 2959–2975. DOI: 10.1093 / cercor / bhy109

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Салат Д. Х., Туч Д. С., Греве Д. Н., Ван дер Коуве А.Дж., Хевелоне, Н. Д., Залета, А. К. и др. (2005). Возрастные изменения микроструктуры белого вещества, измеренные методом диффузионного тензора. Neurobiol. Старение 26, 1215–1227. DOI: 10.1016 / j.neurobiolaging.2004.09.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шен, Х., Ван, Л., Лю, Ю., и Ху, Д. (2010). Дискриминационный анализ паттернов функциональной связи в состоянии покоя при шизофрении с использованием низкоразмерного встраивания фМРТ. Neuroimage 49, 3110–3121.DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2009.11.011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шиино А., Чен Ю. В., Танигаки К., Ямада А., Вигерс П., Ватанабэ Т. и др. (2017). Связанные с полом различия в объемах белого вещества человека изучены: исследование мозолистого тела и другого белого вещества с помощью VBM. Sci. Реп. 7: 39818. DOI: 10.1038 / srep39818

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сирао, Н., Окамото, Ю., Окада, Г., Уэда, К., и Ямаваки, С. (2005). Гендерные различия в активности мозга в отношении неприятных языковых стимулов, касающихся межличностных отношений: исследование фМРТ. евро. Arch. Психиатр. Clin. 255, 327–333. DOI: 10.1007 / s00406-005-0566-x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Салливан, Э. В., Розенблум, М. Дж., Десмонд, Дж. Э. и Пфеффербаум, А. (2001). Половые различия в размере мозолистого тела: зависимость от возраста и внутричерепного размера. Neurobiol. Старение 22, 603–611. DOI: 10.1016 / S0197-4580 (01) 00232-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Tang, Y., Liu, B., Yang, Y., Wang, C.-M., Meng, L., Tang, B.-S., et al. (2018). Выявление болезни Паркинсона легкой-средней степени тяжести с использованием функциональной связи всего мозга. Clin. Nerophysiol. 129, 2507–2516. DOI: 10.1016 / j.clinph.2018.09.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тэтчер, Д.Л., Пайтек, С., Чанг, Т., Тервиллигер, Р. А., и Кларк, Д. Б. (2010). Гендерные различия во взаимосвязи между организацией белого вещества и расстройствами, связанными с употреблением психоактивных веществ в подростковом возрасте. Наркотики и алкоголь. Зависеть. 110, 55–61. DOI: 10.1016 / j.drugalcdep.2010.02.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тиан Р., Янг Ю. и Ван Дер Хельм FCT Dewald, JPA. (2018). Новый подход к моделированию нейронных реакций на совместные возмущения с использованием метода NARMAX и иерархической нейронной сети. Фронт. Comput. Neurosci. 12:96. DOI: 10.3389 / fncom.2018.00096

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Трейси Д., Асанума К. Г., Джонс Э. и Портер Р. (1980). Таламический ретранслятор на моторную кору: афферентные пути от ствола головного мозга, мозжечка и спинного мозга у обезьян. J. Neurophysiol. 44, 532–554. DOI: 10.1152 / jn.1980.44.3.532

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Эссен, Д.К., Смит, С. М., Барч, Д. М., Беренс, Т. Е., Якуб, Э., Угурбил, К. и др. (2013). Проект человеческого коннектома WU-Minn: обзор. Neuroimage 80, 62–79. DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2013.05.041

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Варокво, Г., Рамана, П. Р., Энгеман, Д. А., Хойос-Идробо, А., Шварц, Ю., и Тирион, Б. (2017). Оценка и настройка декодеров мозга: перекрестная проверка, предостережения и рекомендации. NeuroImage 145, 166–179.DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2016.10.038

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вэнь, Д., Вэй, З., Чжоу, Ю., Ли, Г., Чжан, X., и Хань, В. (2018). Методы глубокого обучения для обработки данных фМРТ и их применение в диагностике когнитивных нарушений: краткий обзор и наше мнение. Фронт. Нейроинформ. 12:23. DOI: 10.3389 / fninf.2018.00023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вестлай, Л. Т., Вальховд, К.Б., Дейл, А. М., Бьернеруд, А., Дуэ-Тённессен, П., Энгвиг, А. и др. (2009). Изменения продолжительности жизни белого вещества головного мозга человека: диффузионно-тензорная визуализация (DTI) и волюметрия. Cereb. Cortex 20, 2055–2068. DOI: 10.1093 / cercor / л.с. 280

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Визендангер Р., Визендангер М. и Ру Д. (1979). Анатомическое исследование кортикопонтинной проекции у приматов ( Macaca fascicularis и Saimiri sciureus ) —II.Проекция лобной и теменной ассоциативных областей. Neuroscience 4, 747–765. DOI: 10.1016 / 0306-4522 (79)

-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вительсон, С. Ф., Глезер, И. И., и Кигар, Д. Л. (1995). У женщин большая плотность нейронов в задней височной коре. J. Neurosci. 15, 3418–3428. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.15-05-03418.1995

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Заиди, З.Ф.(2010). Гендерные различия в мозге человека: обзор. Открыть Анат. J. 2, 37–55. DOI: 10.2174 / 1877609401002010037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zeng, L. L., Wang, H., Hu, P., Yang, B., Pu, W., Shen, H., et al. (2018a). Многосайтовая диагностическая классификация шизофрении с использованием дискриминантного глубокого обучения с функциональной связностью МРТ. Эбиомедицина 30, 74–85. DOI: 10.1016 / j.ebiom.2018.03.017

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзэн, Н., Qiu, H., Wang, Z., Liu, W., Zhang, H., and Li, Y. (2018b). Новый оптимизированный алгоритм SVM, основанный на переключении с задержкой PSO, для диагностики болезни Альцгеймера. Нейрокомпьютеры 320, 195–202. DOI: 10.1016 / j.neucom.2018.09.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзэн Н., Ван З., Чжан Х., Лю В. и Алсаади Ф. Э. (2016). Сети глубокого убеждения для количественного анализа золотой иммунохроматографической полоски. Cogn. Comput. 8, 684–692. DOI: 10.1007 / с12559-016-9404-х

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Цзэн Н., Чжан Х., Сун Б., Лю В., Ли Ю. и Добайе А. М. (2018c). Распознавание мимики посредством обучения глубоким разреженным автоэнкодерам. Нейрокомпьютеры 273, 643–649. DOI: 10.1016 / j.neucom.2017.08.043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чем отличается мужской и женский мозг

«В некоторой степени эти различия в мозге должны приводить к различиям в поведении», — говорит Кэхилл.Многочисленные исследования показывают, что это так, иногда с медицинскими последствиями.

В исследовании 2017 года, проведенном в JAMA Psychiatry , были визуализированы изображения мозга 98 человек в возрасте от 8 до 22 лет с расстройством аутистического спектра и 98 контрольных субъектов. Обе группы содержали примерно равное количество испытуемых мужского и женского пола. Исследование подтвердило более ранние исследования, показавшие, что характер изменения толщины коры головного мозга у мужчин и женщин различается. Но у подавляющего большинства женщин с РАС, как выяснили исследователи, были профили вариации толщины коры, аналогичные профилям типичных мужчин без РАС.

Другими словами, типичная мужская структура мозга, будь то мальчик или девочка, является существенным фактором риска развития РАС. По определению, мозг больше мальчиков, чем девочек, имеет этот профиль, что, возможно, помогает объяснить четырех-пятикратное преобладание РАС среди мальчиков по сравнению с девочками.

Почему наш мозг отличается

Но чем отличается мозг мужчин и женщин? Одна из важных причин заключается в том, что на протяжении большей части жизни у женщин и мужчин в баках есть разные топливные добавки: половые стероидные гормоны.У самок млекопитающих основными добавками являются несколько членов набора молекул, называемых эстрогенами, наряду с другой молекулой, называемой прогестероном; а у мужчин тестостерон и несколько его двойников все вместе считаются андрогенами. Важно отметить, что у мужчин, нормально развивающихся в утробе матери, наблюдается большой выброс тестостерона в середине беременности, навсегда изменяющий не только части тела и пропорции, но и мозг. (Генетические дефекты, нарушающие влияние тестостерона на развивающиеся мужские клетки мужского пола, вызывают переход к женскому строению тела, нашему условию «по умолчанию».)

В целом области мозга, которые различаются по размеру у мужчин и женщин (например, миндалина и гиппокамп), как правило, содержат особенно высокие концентрации рецепторов половых гормонов.

Другая ключевая переменная в составе мужчин и женщин проистекает из половых хромосом, которые образуют одну из 23 пар хромосом человека в каждой клетке. Как правило, у женщин в паре две Х-хромосомы, а у мужчин — одна Х-хромосома и одна Y-хромосома. Ген в Y-хромосоме отвечает за каскад процессов развития, которые заставляют тело и мозг приобретать мужские характеристики.Некоторые другие гены на Y-хромосоме могут участвовать в физиологии и познании мозга.

Ученые обычно признают, что наличие или отсутствие одной пары оснований ДНК может иметь важное с медицинской точки зрения значение. А как насчет целой хромосомы? В то время как гены, расположенные на X-хромосоме и Y-хромосоме (около 1500 на X, 27 на Y), возможно, когда-то имели аналоги на другом, теперь это касается только некоторых из них. Каждая клетка мужского тела (включая его мозг) имеет несколько отличный от женских набор функционирующих генов половых хромосом.

Половые различия в структуре и физиологии мозга отражают алхимию этих взаимодействий гормонов / рецепторов, их эффекты внутри клеток и промежуточное влияние генетических переменных, особенно наличия генотипа XX по сравнению с генотипом XY, — говорит Кэхилл.

Обнуление нейронных цепей

В экспериментах Шаха на животных используются технологии, позволяющие ученым усиливать или подавлять активность отдельных нервных клеток — или даже отдельных генов в этих нервных клетках — в сознательном, активном мозгу животного.В этих экспериментах были выявлены гены, уровни активности которых сильно различаются на определенных участках мозга самцов и самок мышей.

Что произойдет, задавалась вопросом команда Шаха, если вывести из строя тот или иной из этих генов, уровень активности которых различается между мужским и женским мозгом? Они попробовали это с одним из своих генов-кандидатов, отключив тот, который обычно более активен у женщин.

Таким образом, они обнаружили, что готовность матерей-мышей защищать свои гнезда от злоумышленников и вытаскивать сбежавших щенков полностью исключала материнское обязательство, которое нормальные самки мышей неизменно соблюдают, но не оказывала заметного влияния на их сексуальное поведение.Торпедирование другого гена радикально снизило брачное настроение самок мышей, но самцы, у которых этот ген был разрушен, выглядят совершенно нормальными.

Все это указывает на то, что по крайней мере части мозга состоят из модулей. Каждый модуль состоит из нейронного или генетического пути, отвечающего за одну часть сложного поведения, и отвечает на генетические и гормональные сигналы. Эти модули — или, по крайней мере, некоторые из них — маскулинизируются или феминизируются, соответственно, из-за раннего выброса тестостерона или его отсутствия.Мозг млекопитающих имеет бесчисленное множество подобных модулей, порождающих сложные комбинации поведенческих черт.

Это не означает, что мозг каждого мужчины или женщины выглядит одинаково. Наши многочисленные генетические вариации взаимодействуют с некоторыми из различных чувствительности наших генов к эстрогенам по сравнению с андрогенами. Эта сложная игра в пинбол влияет на происходящее, по крайней мере, в некоторых нейронных цепях мозга и в любой небольшой части поведения, которой управляет каждая из этих нейронных цепей.

«Мы думаем, что гендерно-специфическое поведение — это совокупность всех этих модулей, которые в совокупности дают вам общую степень мужественности и женственности», — говорит Шах.

Рассмотрим выделенные Шахом гены, уровни активности которых значительно различаются в мозге самцов и самок мышей. «Почти все эти гены имеют человеческие аналоги», — говорит он. «Мы до сих пор не до конца понимаем их роль в социальном поведении человека. Но когда мы просмотрели общедоступные базы данных, чтобы узнать, что мы действительно знаем о них, мы обнаружили удивительное число, которое у людей было связано с аутизмом, алкоголизмом и другими заболеваниями ».

Более масштабные визуальные исследования и творческие исследования на животных, которые сейчас находятся в стадии разработки, обещают раскрыть гораздо больше о присущих человечеству — хотя отнюдь не единообразных, а часто и незначительных — когнитивных различиях, связанных с полом, и уязвимости к болезням.

Попытка определить точные проценты относительного вклада «культуры» и «биологии» в поведение свободноживущих людей в сложной социальной среде в лучшем случае сложно. Халперн дает лаконичную оценку: «Роль культуры не нулевая. Роль биологии не нулевая ».

Массовое исследование выявило мало различий

Чем отличается мозг мужчин от женского? Этот вопрос исследовался на протяжении десятилетий, но новое исследование, проведенное нейробиологом из Университета Розалинд Франклин Лиз Элиот, является первым, кто объединил это широкомасштабное исследование в единый мега-синтез.И ответ: вряд ли.

«Мозг мужчин и женщин немного отличается, но главный вывод состоит в том, что эти различия связаны с размером мозга, а не с полом или полом», — сказал доктор Элиот. «Половые различия в мозге крошечные и непостоянные, если принять во внимание размер головы человека».

Необычайно большое исследование исследований «Отбросьте« диморфизм »: всесторонний синтез исследований человеческого мозга выявляет несколько различий между мужчинами и женщинами, помимо размера», опубликованное в Neuroscience and Biobehavioral Reviews , обнаруживает, что размер является единственной четкой разницей. между мужским и женским мозгом.Женский мозг примерно на 11% меньше мужского, пропорционально размеру их тела. Меньший мозг допускает определенные особенности, такие как немного более высокое соотношение серого вещества к белому веществу и более высокое соотношение связей между полушариями головного мозга, а не внутри них.

«Это означает, что различия в мозге между мужчинами с большими и маленькими головами так же велики, как и различия в мозге между средним мужчиной и женщиной», — сказал доктор Элиот. «И что важно, ни одно из этих связанных с размером различий не может объяснить знакомые поведенческие различия между мужчинами и женщинами, такие как сочувствие или пространственные навыки.«

Это не та история о половых различиях в человеческом мозге, которая обычно оглашается.

«С момента появления МРТ исследования, обнаруживающие статистически значимые половые различия, привлекали чрезмерное внимание ученых и средств массовой информации», — сказал доктор Элиот, чьи книги включают «Розовый мозг, синий мозг: как мелкие различия перерастают в проблемные пробелы».

«Исследователи незаметно накапливают огромные объемы данных, сравнивая мужской и женский мозг, но раздуваются только различия», — сказал д-р.Элиот продолжил. «В отличие от других областей медицинских исследований, женщины с самого начала в равной степени участвовали в визуализации мозга».

Доктор Элиот и ее сотрудники — студенты четвертого курса Чикагской медицинской школы Аднан Ахмед, Хиба Хан и Джули Патель — провели мета-синтез трех десятилетий исследований, ассимилировавших сотни крупнейших и наиболее цитируемых исследований изображений мозга. обращаясь к 13 различным показателям предполагаемых половых различий. Практически по каждому показателю они не обнаружили почти никаких различий, которые широко воспроизводились в исследованиях, даже с участием тысяч участников.Например, часто сообщается, что объем или толщина определенных областей коры головного мозга у мужчин и женщин различаются. Однако метасинтез показывает, что идентифицированные области сильно различаются между исследованиями.

Различия в мужском и женском мозге также плохо воспроизводятся между разными популяциями, такими как китайцы и американцы, а это означает, что не существует универсального маркера, который бы отличал мужской и женский мозг от человеческого вида.

«Несколько функций, которые действительно различаются наиболее надежно, довольно малы по величине», — сказал доктор.- сказал Элиот. «Объем миндалевидного тела, части височной доли размером с оливку, которая важна для социально-эмоционального поведения, в разных исследованиях у мужчин всего на 1% больше».

Исследование также опровергает давнее мнение о том, что мужской мозг более латерализован, что означает, что каждое полушарие действует независимо, в то время как два полушария у женщин, как говорят, лучше связаны и работают синхронно друг с другом. Такая разница может сделать мужчин более уязвимыми к инвалидности в результате черепно-мозговой травмы, такой как инсульт.Здесь снова консенсус многих исследований показывает, что разница чрезвычайно мала, составляя даже менее 1% от диапазона лево-правых соединений среди населения. Этот вывод действительно согласуется с большими наборами данных, которые не обнаружили никаких гендерных различий при афазии или потере речи после инсульта в левом полушарии, вопреки давнему мнению.

Последнее исследование нового исследования сосредоточено на функциональной МРТ. Этот метод позволяет нейробиологам видеть области, которые «загораются» во время определенных умственных задач, и широко используется для поиска различий между мужчинами и женщинами во время языковых, пространственных и эмоциональных задач.

В сотнях таких исследований команда доктора Элиота обнаружила крайне низкую надежность результатов разницы в полу — почти все определенные области мозга, которые различались по активности у мужчин и женщин, не повторялись в исследованиях. Такая плохая воспроизводимость согласуется с недавним исследованием Стэнфордского университета, демонстрирующим «ложное открытие» или чрезмерную публикацию ложноположительных результатов в научной литературе о функциональных половых различиях при МРТ.

«Исследователям очень легко провести сравнение полов после того, как эксперимент уже проведен.Если они что-то находят, это получает другую публикацию. В противном случае это игнорируется », — сказала д-р Элиот. Публикационная предвзятость является обычным явлением в исследованиях половых различий, добавила она, потому что эта тема вызывает большой интерес.

«Половые различия сексуальны, но это ложное впечатление, что существуют такие вещи, как« мужской мозг »и« женский мозг », оказало большое влияние на то, как мы относимся к мальчикам и девочкам, мужчинам и женщинам», — сказал доктор Элиот. .

«Истина в том, что не существует универсальных, общевидовых особенностей мозга, различающихся между полами.Скорее, мозг похож на другие органы, такие как сердце и почки, которые достаточно похожи, чтобы их можно было успешно пересаживать между мужчинами и женщинами ».

###

Об университете Розалинд Франклин

Медицинский и научный университет Розалинд Франклин стремится служить населению посредством межпрофессионального образования медицинских и биомедицинских специалистов и открытия знаний, направленных на улучшение самочувствия. Университет воплощает в себе дух исследования и передового опыта, воплощенный в образе его тезки д-ра.Розалинда Франклин, фото 51 которой сыграло решающую роль в разгадывании структуры ДНК. В настоящее время университет отмечает 100-летие со дня рождения ученого. Признанный своими исследованиями в таких областях, как неврология, заболевания головного мозга, наследственные расстройства, диабет, ожирение, походка и равновесие, RFU включает Чикагскую медицинскую школу, Колледж медицинских профессий, Фармацевтический колледж, Школу аспирантуры и докторантуры, а также Колледж подиатрической медицины доктора Уильяма М. Шолля.Узнайте больше на rosalindfranklin.edu.

---

---

Журнал

Обзоры неврологии и биоповеденческих наук

DOI

10.1016 / j.neubiorev.2021.02.026

Заявление об отказе от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за точность выпусков новостей, размещенных на EurekAlert! участвующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

У вас нет мужского или женского мозга — чем больше ученых изучают мозг, тем слабее доказательства половых различий

Всем известна разница между мужским и женским мозгом.Один болтлив и немного нервничает, но никогда не забывает и хорошо заботится о других. Другой более спокойный, хотя и более импульсивный, но может отвлечься от сплетен, чтобы выполнить свою работу.

Это, конечно, стереотипы, но они удивительным образом влияют на то, как настоящая наука о мозге разрабатывается и интерпретируется. С момента появления МРТ нейробиологи непрерывно работали, чтобы найти различия между мужским и женским мозгом. Это исследование привлекает много внимания, потому что очень легко попытаться связать какое-либо конкретное обнаружение мозга с некоторыми гендерными различиями в поведении.

Но, как нейробиолог с большим опытом работы в этой области, я недавно завершил кропотливый анализ 30-летних исследований половых различий человеческого мозга. И что я обнаружил с помощью отличных сотрудников, так это то, что практически ни одно из этих утверждений не оказалось надежным.

За исключением простой разницы в размерах, нет значимых различий между мозговой структурой или активностью мужчин и женщин, которые распространяются на разные группы населения. Ни одно из предполагаемых различий в мозге на самом деле не объясняет знакомых, но скромных различий в личности и способностях мужчин и женщин.

Скорее похоже, чем нет

Мы с коллегами назвали наше исследование «Избавьтесь от диморфизма», чтобы развенчать идею о том, что человеческий мозг «сексуально диморфен». Это очень научный термин, который биологи используют для описания структуры, которая проявляется в двух различных формах у мужчин и женщин, например, рога оленя или гениталии мужчин и женщин.

Пара диких зебровых зябликов ( Taeniopygia guttata ) окунь в Южной Австралии. На переднем плане — самец, сзади — самка.Whitworth Images / Момент через Getty Images

Что касается мозга, некоторые животные действительно демонстрируют половой диморфизм, например, некоторые птицы, чей мозг содержит ядро, контролирующее пение, которое в шесть раз больше у самцов и отвечает за пение ухаживания только самцов. Но, как мы демонстрируем в нашем исчерпывающем обзоре, ничто в человеческом мозге даже близко не приближается к этому.

Да, общий размер мозга мужчин примерно на 11% больше, чем у женщин, но, в отличие от некоторых певчих птиц, у мужчин или женщин нет определенных областей мозга, которые непропорционально больше.Размер мозга пропорционален размеру тела, и разница в размерах мозга между полами на самом деле меньше, чем у других внутренних органов, таких как сердце, легкие и почки, которые у мужчин в диапазоне от 17% до 25% больше.

Когда общий размер контролируется должным образом, ни одна отдельная область мозга не отличается более чем примерно на 1% между мужчинами и женщинами, и даже эти крошечные различия не обнаруживаются постоянно среди географически или этнически разнообразных популяций.

Другие широко разрекламированные половые различия мозга также являются продуктом размера, а не пола.К ним относятся отношение серого вещества к белому веществу и соотношение связей между двумя полушариями мозга по сравнению с ними. Оба этих соотношения больше у людей с меньшим мозгом, будь то мужской или женский.

Более того, недавнее исследование полностью отвергло идею о том, что крошечная разница в связности между левым и правым полушариями на самом деле объясняет любые различия в поведении мужчин и женщин.

Концепция зомби

Тем не менее, «половой диморфизм» не умрет.Это концепция зомби, последнее возрождение которой использует искусственный интеллект, чтобы предсказать, принадлежит ли сканирование мозга мужчине или женщине.

Компьютеры

могут делать это с точностью от 80% до 90%, за исключением того, что эта точность снова падает до 60% (или ненамного лучше, чем подбрасывание монеты) при правильном контроле размера головы. Еще более неприятно то, что эти алгоритмы не работают между группами населения, такими как европейцы и китайцы. Такое несоответствие показывает, что у людей нет универсальных признаков, которые отличают мужской и женский мозг — в отличие от этих оленьих рогов.

Структура человеческого мозга одинакова у мужчин и женщин. Movus / iStock через Getty Images Plus

Нейробиологи давно надеялись, что более масштабные исследования и более совершенные методы, наконец, откроют «настоящие» или межвидовые половые различия в мозге. Но правда в том, что по мере того, как исследования становились все больше, сексуальные эффекты стали меньше.

Этот крах — верный признак проблемы, известной как предвзятость публикации. Небольшие ранние исследования, в которых была обнаружена значительная половая разница, были с большей вероятностью опубликованы, чем исследования, не обнаружившие разницы между мужским и женским мозгом.

Программное обеспечение в сравнении с оборудованием

Мы, должно быть, делаем что-то правильно, потому что наш вызов догме о половом мозге получил отпор с обоих концов академического спектра. Некоторые называют нас «отрицателями науки» и высмеивают нас за политкорректность. С другой стороны, нас отвергают защитники женского здоровья, которые считают, что исследования не уделяют внимания женскому мозгу, и что нейробиологам следует активизировать наши поиски половых различий, чтобы лучше лечить доминирующие среди женщин расстройства, такие как депрессия и болезнь Альцгеймера.

Но нельзя отрицать наличие фактических данных за несколько десятилетий, которые показывают, что половые различия в мозге крошечные и сводятся на нет гораздо большим разбросом в измерениях мозга отдельных людей среди населения. То же самое можно сказать и о большинстве поведенческих показателей.

[ Глубокие знания, ежедневно. Подпишитесь на рассылку новостей The Conversation.]

Около десяти лет назад учителей призывали разделять мальчиков и девочек на уроки математики и английского языка на основании предполагаемых различий в обучении полов.К счастью, многие отказались, утверждая, что диапазон способностей у мальчиков и девочек всегда намного больше, чем у представителей каждого пола в группе.

Другими словами, секс — очень неточный индикатор того, какой мозг будет у человека. Другой способ подумать об этом: каждый отдельный мозг представляет собой мозаику цепей, которые контролируют многие измерения мужественности и женственности, такие как эмоциональная выразительность, межличностный стиль, вербальные и аналитические рассуждения, сексуальность и саму гендерную идентичность.

Или, используя компьютерную аналогию, гендерное поведение возникает из-за запуска разного программного обеспечения на одном и том же базовом оборудовании.

Отсутствие бинарных половых признаков в мозге также находит отклик у растущего числа людей, которые идентифицируют себя как небинарные, гомосексуальные, неконформные или трансгендерные. Какое бы влияние биологический пол ни оказывал непосредственно на схему человеческого мозга, явно недостаточно для объяснения многомерного поведения, которое мы относим к сложному феномену пола.

Человеческий мозг — это не «диморфный» орган, а сексуально мономорфный орган — гораздо больше похожий на сердце, почки и легкие.Как вы могли заметить, их можно с большим успехом пересаживать между мужчинами и женщинами.

нейробиологов проводят мета-синтез результатов трех десятилетий исследований — ScienceDaily

Чем отличается мозг мужчин и женщин? Этот вопрос исследовался на протяжении десятилетий, но новое исследование, проведенное нейробиологом из Университета Розалинд Франклин Лиз Элиот, является первым, кто объединил это широкомасштабное исследование в единый мега-синтез. И ответ: вряд ли.

«Мозг мужчин и женщин немного отличается, но главный вывод заключается в том, что эти различия связаны с размером мозга, а не с полом или полом», — сказал Элиот. «Половые различия в мозге крошечные и непостоянные, если принять во внимание размер головы человека».

Необычайно большое исследование исследований «Отбросьте« диморфизм »: всесторонний синтез исследований человеческого мозга выявляет несколько различий между мужчинами и женщинами, помимо размера», опубликованное в Neuroscience and Biobehavioral Reviews , обнаруживает, что размер является единственной четкой разницей. между мужским и женским мозгом. Женский мозг примерно на 11% меньше мужского, пропорционально размеру их тела.Меньший мозг допускает определенные особенности, такие как немного более высокое соотношение серого вещества к белому веществу и более высокое соотношение связей между полушариями головного мозга, а не внутри них.

«Это означает, что различия в мозге между мужчинами с большими и маленькими головами так же велики, как и различия в мозге между средним мужчиной и женщиной», — сказал доктор Элиот. «И что важно, ни одно из этих связанных с размером различий не может объяснить знакомые поведенческие различия между мужчинами и женщинами, такие как сочувствие или пространственные навыки.«

Это не та история о половых различиях в человеческом мозге, которая обычно оглашается.

«С момента появления МРТ исследования, обнаруживающие статистически значимые половые различия, привлекали чрезмерное внимание ученых и средств массовой информации», — сказал доктор Элиот, чьи книги включают «Розовый мозг, синий мозг: как мелкие различия перерастают в проблемные пробелы».

«Исследователи незаметно накапливают огромные объемы данных, сравнивая мужской и женский мозг, но раздуваются только различия», — сказал д-р.Элиот продолжил. «В отличие от других областей медицинских исследований, женщины с самого начала в равной степени участвовали в визуализации мозга».

Доктор Элиот и ее сотрудники — студенты четвертого курса Чикагской медицинской школы Аднан Ахмед, Хиба Хан и Джули Патель — провели мета-синтез трех десятилетий исследований, ассимилировавших сотни крупнейших и наиболее цитируемых исследований изображений мозга. обращаясь к 13 различным показателям предполагаемых половых различий. Практически по каждому показателю они не обнаружили почти никаких различий, которые широко воспроизводились в исследованиях, даже с участием тысяч участников.Например, часто сообщается, что объем или толщина определенных областей коры головного мозга у мужчин и женщин различаются. Однако метасинтез показывает, что идентифицированные области сильно различаются между исследованиями.

Различия в мужском и женском мозге также плохо воспроизводятся между разными популяциями, такими как китайцы и американцы, а это означает, что не существует универсального маркера, который бы отличал мужской и женский мозг от человеческого вида.

«Несколько функций, которые действительно различаются наиболее надежно, довольно малы по величине», — сказал доктор.- сказал Элиот. «Объем миндалевидного тела, части височной доли размером с оливку, которая важна для социально-эмоционального поведения, в разных исследованиях у мужчин всего на 1% больше».

Исследование также опровергает давнее мнение о том, что мужской мозг более латерализован, что означает, что каждое полушарие действует независимо, в то время как два полушария у женщин, как говорят, лучше связаны и работают синхронно друг с другом. Такая разница может сделать мужчин более уязвимыми к инвалидности в результате черепно-мозговой травмы, такой как инсульт.Здесь снова консенсус многих исследований показывает, что разница чрезвычайно мала, составляя даже менее 1% от диапазона лево-правых соединений среди населения. Этот вывод действительно согласуется с большими наборами данных, которые не обнаружили никаких гендерных различий при афазии или потере речи после инсульта в левом полушарии, вопреки давнему мнению.

Последнее исследование нового исследования сосредоточено на функциональной МРТ. Этот метод позволяет нейробиологам видеть области, которые «загораются» во время определенных умственных задач, и широко используется для поиска различий между мужчинами и женщинами во время языковых, пространственных и эмоциональных задач.

В сотнях таких исследований команда доктора Элиота обнаружила крайне низкую надежность результатов разницы в полу — почти все определенные области мозга, которые различались по активности у мужчин и женщин, не повторялись в исследованиях. Такая плохая воспроизводимость согласуется с недавним исследованием Стэнфордского университета, демонстрирующим «ложное открытие» или чрезмерную публикацию ложноположительных результатов в научной литературе о функциональных половых различиях при МРТ.

«Исследователям очень легко провести сравнение полов после того, как эксперимент уже проведен.Если они что-то находят, это получает другую публикацию. В противном случае это игнорируется », — сказала д-р Элиот. Публикационная предвзятость является обычным явлением в исследованиях половых различий, добавила она, потому что эта тема вызывает большой интерес.

«Половые различия сексуальны, но это ложное впечатление, что существуют такие вещи, как« мужской мозг »и« женский мозг », оказало большое влияние на то, как мы относимся к мальчикам и девочкам, мужчинам и женщинам», — сказал доктор Элиот. .

«Истина в том, что не существует универсальных, общевидовых особенностей мозга, различающихся между полами.Скорее, мозг похож на другие органы, такие как сердце и почки, которые достаточно похожи, чтобы их можно было успешно пересаживать между мужчинами и женщинами ».

Исследование обнаружило некоторые существенные различия в мозге мужчин и женщин | Наука

Крупнейшее исследование по изучению половых различий в анатомии мозга показало, что у женщин, как правило, более толстая кора головного мозга, а у мужчин — больший объем мозга.

Источник изображения / фото Alamy Stock Photo

Автор: Майкл Прайс, , 11 апреля 2017 г., 3:00

Распространяются ли анатомические различия между мужчинами и женщинами — половые органы, волосы на лице и тому подобное — на наш мозг? На этот вопрос было так же трудно ответить, как и спорно. Крупнейшее в своем роде исследование с помощью визуализации мозга действительно обнаруживает некоторые половые особенности, но в целом больше сходства, чем различий.Работа поднимает новые вопросы о том, как различия в мозге между полами могут влиять на интеллект и поведение.

На протяжении десятилетий исследователи мозга заметили, что в среднем мужской мозг имеет тенденцию иметь немного больший общий объем мозга, чем женский, даже с поправкой на больший средний размер тела мужчин. Но, как известно, сложно точно определить, какие субструктуры в мозге более или менее объемны. В большинстве исследований изучались относительно небольшие размеры выборки — обычно менее 100 голов мозга — что делало невозможными крупномасштабные выводы.

В новом исследовании группа исследователей во главе с психологом Стюартом Ричи, докторантом Эдинбургского университета, обратилась к данным UK Biobank, продолжающемуся долгосрочному биомедицинскому исследованию людей, живущих в Соединенном Королевстве, с участием 500000 человек. . Подгруппа участников исследования прошла сканирование мозга с помощью МРТ. У 2750 женщин и 2466 мужчин в возрасте 44–77 лет Ричи и его коллеги исследовали объемы 68 областей мозга, а также толщину коры головного мозга, морщинистого внешнего слоя мозга, который, как считается, важен для сознания, языка и памяти. , восприятие и другие функции.

С поправкой на возраст в среднем они обнаружили, что у женщин, как правило, кортикальный слой значительно толще, чем у мужчин. Более толстая кора головного мозга была связана с более высокими баллами по различным когнитивным тестам и тестам общего интеллекта. Между тем, у мужчин объем мозга был выше, чем у женщин, во всех подкорковых областях, на которые они смотрели, включая гиппокамп (который играет широкую роль в памяти и пространственном восприятии), миндалевидное тело (эмоции, память и принятие решений), полосатое тело (обучение, торможение). и обработка вознаграждений) и таламус (обработка и передача сенсорной информации в другие части мозга).

Когда исследователи скорректировали числа, чтобы посмотреть на подкорковые области относительно общего размера мозга, сравнения стали намного ближе: было только 14 областей, где у мужчин был больший объем мозга, и 10 областей, где у женщин.

Объемы и толщина коры головного мозга у мужчин также имели тенденцию отличаться гораздо больше, чем у женщин, сообщают исследователи в этом месяце в документе, размещенном на сервере bioRxiv, который делает статьи доступными до того, как они будут рецензированы.

Это интригует, потому что соответствует предыдущей работе, посвященной тестам на секс и IQ. «[Предыдущее исследование] не обнаруживает средней разницы в интеллекте, но мужчины были более разнообразными, чем женщины», — говорит Ричи. «Вот почему наш вывод о том, что мозг участников-мужчин по большинству показателей был более изменчивым, чем мозг участников-женщин, так интересен. Это согласуется с множеством других свидетельств, которые, кажется, указывают на то, что мужчины более изменчивы физически и умственно ».

Несмотря на устойчивые закономерности, связанные с полом, исследователи также обнаружили значительное совпадение между мужчинами и женщинами по объему мозга и толщине коры головного мозга, как и по росту.Другими словами, просто взглянув на сканирование мозга или рост человека, случайно взятого из исследования, исследователям будет трудно сказать, от мужчины оно или от женщины. Это говорит о том, что мозги обоих полов гораздо больше похожи, чем различны.

В исследовании не учитывалось, совпадал ли пол участников с их биологическим обозначением как мужской или женский.

Огромный размер исследования делает результаты убедительными, пишет Амбер Руигрок, нейробиолог из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве, которая изучала половые различия в мозге, в электронном письме на номер Science .«Большие общие объемы у мужчин и более высокая толщина коркового слоя у женщин соответствуют результатам предыдущих исследований. Но поскольку в предыдущих исследованиях в основном использовались относительно небольшие размеры выборки, это исследование подтверждает эти прогнозы ».

Руигрок отмечает один фактор, на который следует обратить внимание в будущих исследованиях: менопауза. Многие из женщин в исследовании находились в возрастном диапазоне стадий менопаузы, и было показано, что гормональные колебания влияют на структуры мозга. По ее словам, это могло сыграть определенную роль в половых различиях, отмеченных в исследовании.

Спорный — и все еще не решенный — вопрос заключается в том, значат ли эти паттерны что-нибудь для интеллекта или поведения.