Почему у мужчин и женщин разный объем мозга

Тысячи сканирований головного мозга показали различие его объемов у мужчин и женщин. Было обнаружено, что это различие диктуется половыми хромосомами, которые могут влиять на анатомическую структуру мозга во время роста и развития, пишет Science and Technology Daily.

Научный анализ более 2000 сканирований головного мозга показал, что существуют сильные половые различия в объеме определенных областей человеческого мозга. Этот паттерн гендерных различий в объеме мозга соответствует паттернам экспрессии генов половых хромосом, наблюдаемым в образцах аутопсии коры головного мозга, что указывает на то, что половые хромосомы могут влиять на анатомическую структуру мозга во время роста и развития. Исследование было проведено под руководством американских ученых из Национального института психического здоровья (NIMH) при Национальных институтах здоровья США (NIH), а результаты были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Более четкое понимание гендерных различий тканей человеческого мозга очень важно, поскольку оно помогает нам осознавать устоявшиеся гендерные различия в восприятии, поведении и риске психических заболеваний. Вдохновившись обнаруженными половыми различиями, встречаемыми в экспериментальных моделях на животных, мы хотели попытаться сократить разрыв между этими данными о животных и нашими паттернами половых различий в человеческом мозге», — сказал Армин Разнахан (Armin Raznahan), руководитель Секции развивающейся нейрогеномики NIMH, который принимал активное участие в исследовании.

В течение долгого времени исследователи наблюдали за гендерными различиями в подкорковых структурах мозга мышей. Некоторые исследования предполагают, что эти анатомические различия в значительной степени обусловлены воздействием половых гормонов, и выдвигают «гонадоцентричную» теорию для объяснения половых различий в процессе развития мозга. Однако более поздние исследования на мышах выявили также постоянные половые различия в корковых структурах. В то же время данные по экспрессии генов позволяют предположить, что половые хромосомы могут играть роль в формировании этих анатомических половых различий. Хотя существует много общего между мозгом мыши и человеческим мозгом, пока неясно, применимы ли ключевые выводы касательно мышей и к людям.

Чтобы изучить нейробиологические основы гендерных различий в человеческом мозге, Разнахан, ведущий автор исследования доктор Лю Сиюань и их коллеги сначала проанализировали данные нейровизуализации, собранные в рамках проекта Human Connectome Project (HCP). Эти данные получены от 976 здоровых взрослых в возрасте от 22 до 35 лет, и результаты выявили устойчивые гендерные различия в объеме определенных корковых структур. В среднем у женщин был относительно больший объем коры в медиальной и латеральной префронтальной коре, орбитофронтальной коре, верхней височной борозде и латеральной теменной борозде, тогда как у мужчин в среднем был относительно больший объем коры в вентральных височных и затылочных областях, включая височный полюс, веретенообразную извилину и первичную зрительную кору.

Затем Лю Сиюань и его коллеги использовали два дополняющих друг друга подхода, чтобы определить воспроизводимость этих результатов. Сначала исследователи случайным образом разделили набор данных HCP на две части по 1000 единиц, а затем сравнили результаты обеих половин, обнаружив, что картина половых различий в объеме коры головного мозга была очень стабильна. Затем исследователи получили согласованные результаты с выводами HCP в несвязанном наборе данных нейровизуализации из Британского биобанка. Хотя наборы данных имели заметные демографические и методологические различия, ученые обнаружили, что общая картина гендерных различий в объеме коры головного мозга была очень последовательной.

После этого Лю Сиюань и его соавторы связали свои анатомические данные с общедоступными картами экспрессии генов в головном мозге, которые основаны на 1317 посмертных образцах тканей от шести доноров-людей. Результаты показали, что пространственный паттерн половых различий в объеме коры был подобен пространственному паттерну экспрессии генов половых хромосом в коре головного мозга. В частности, области коры с относительно высокой экспрессией генов половых хромосом, как правило, имеют больший объем коры у мужчин, чем у женщин.

Это соответствие кортикальной экспрессии генов половых хромосом также согласуется с результатами предыдущих исследований на мышах. Исследования показали, что гендерные различия в анатомии мозга могут, по крайней мере, частично объясняться генетическими механизмами, которые сохранялись на протяжении всей эволюции млекопитающих. Эти данные показывают, что на половые различия в объеме коры головного мозга могут влиять гены, расположенные в половых хромосомах X и Y.

«Мужчины и женщины различаются по многим генетическим факторам и факторам окружающей среды, и эти факторы могут потенциально влиять на развитие мозга. Поскольку эксперименты на людях сложны, мы часто полагаемся на данные наблюдений, чтобы сделать вывод о потенциальных генетических факторах или факторах окружающей среды, влияющих на половые различия мозга, — сказал Разнахан. — Мы наблюдали очень высокий уровень воспроизводимости анатомических половых различий в разных группах мужчин и женщин, а также связь между этими различиями и экспрессией генов половых хромосом. Все вышеперечисленные факты показывают, что эти различия, вероятно, не являются результатом только воздействия окружающей среды».

Исследователи также сравнили свои анатомические данные с данными более 11 тысяч исследований функциональной нейровизуализации. Результаты показывают, что существует пространственное перекрытие между областями мозга, которые показали половые различия в объеме коры в наборе данных HCP, и областями мозга, связанными с распознаванием лиц в функциональных исследованиях нейровизуализации.

Используя эти результаты в качестве «дорожной карты», будущие исследования могут более эффективно исследовать причины и последствия половых различий в человеческом мозге.