为何男女之间脑容量差别那么大?归根究底却是染色体的缘故发布日期:2020-11-04 浏览次数:

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对超过2000个大脑扫描结果进行的科学分析发现,在人类大脑的某些区域中,存在着高度重复的性别差异。这一脑容量性别差异模式对应于在大脑皮层尸检标本中观察到的性染色体基因表达模式,提示在发育过程中,性染色体可能对大脑解剖结构产生影响。

这项研究由美国国立卫生院(NIH)下属的美国国立心理健康研究所(NIMH)的研究人员领导,研究结果发表在美国国家科学院学报上。

"更清楚地了解人脑组织的性别差异很重要,这有助于我们认识在认知、行为和心理疾病风险方面明显存在的性别差异。受从动物模型中发现的性别差异的启发,我们希望能够尝试缩小动物数据与人脑模型中的性别差异。NIMH发展的神经基因组学研究部门负责人AlminRajaha说。

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长期以来,研究者们一直在观察着在大鼠皮层下脑结构中的性别差异。有研究认为,这些解剖学结构上的差异主要归因于性激素的作用,并提出“以性腺为中心”的理论来解释在大脑发育过程中的性别差异。但是,最近的老鼠研究揭示了皮质结构中的一致性性别差异,同时,基因表达数据也表明,性染色体在形成解剖结构性别差异中起着重要作用。尽管老鼠和人类的大脑有很多相似之处,但是老鼠模型中的关键发现是否适用于人类还没有定论。

为探讨人脑性别差异的神经生物学基础,Rajaha和该研究的主要作者Dr.刘思远(音译)博士及其同事首先分析了人脑连接组项目(HCP)收集的神经成像数据。研究对象为22岁至35岁的976名健康成人,研究结果显示,特定皮质结构容量的性别差异具有一致性。一般而言,女性的前额叶皮层、眶额叶皮层、颞上叶皮层和侧顶叶皮层具有相对较大的皮质容量;而男性的腹侧颞叶区和枕叶区具有相对较大的皮质容量,包括颞极、梭状回和初级视皮质。

然后,刘思远和他的同事用两种互补的方法判断结果是否可以重复。第一,研究者们在对HCP数据随机分成1000组进行对比后发现,大脑皮层容量性别差异型具有高度稳定性。研究者们随后从英国生物银行收集到的不相关神经成像数据与HCP的发现结果一致。虽然这些数据在人口统计学上和方法上有很大的差异,研究者发现,大脑皮层容量性别差异的总体模式高度一致。

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所以刘思远和他的合作者对他们自己的解剖结果和公开获得的来自6个捐赠者的1317个脑部组织的尸体标本进行了对比研究,得出了大脑基因表达的图谱。研究结果表明,皮质容量性别差异的空间形态与皮质中性染色体基因表达相似。具体地说,对于性染色体基因表达水平较高的皮质区,男性皮层容量要大于女性。

这种皮层性染色体基因表达的对应关系也与之前老鼠实验的结果一致,实验表明,大脑解剖结构上的性别差异至少有一部分是源于哺乳动物进化时遗留下来的遗传机制。研究结果表明,皮层功能的性别差异可能是受X和Y型染色体的基因影响。

""男女之间在许多遗传和环境因素上存在着差异,而这些因素都可能对大脑发育产生潜在的影响。由于人类实验很有挑战性,我们经常依赖观察数据来推断潜在的基因或环境驱动的大脑性别差异。Rajahah说:“我们观察到,在不同的男女群体中,解剖结构上的性别差异具有很高的可复现性,而且这些差异与性染色体的基因表达之间也有联系,这说明性别差异可能不仅仅是受环境因素的影响。”

研究者也将他们自己的解剖研究结果与超过11000份神经成像研究数据进行了对比。研究发现,在HCP数据集中,大脑皮层容量存在性别差异的脑区,以及在功能神经成像研究中,与脸部处理有关的脑区,存在空间重叠。

以这些发现为“路线图”,将来的研究可以更有效地研究人类大脑性别差异的前因和后果。