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新研究发现大脑中的性别差异:这意味着什么?

http://finance.sina.com   2020年07月29日 18:41   北京新浪网

神经科学中性别差异的研究引发了许多争议,相关的结论往往被误用神经科学中性别差异的研究引发了许多争议,相关的结论往往被误用  

  新浪科技讯 北京时间7月30日消息,在近期一项新研究中,美国国立卫生研究院的研究人员将解剖学与性染色体联系了起来,该结果可能会为精神疾病的研究提供新的线索。然而,这又是一个十分敏感的话题,相关的结论很容易被误用。

  对阿明·拉兹纳汉来说,发表关于性别差异的研究是一个令人不安的话题。目前,拉兹纳汉在美国国立卫生研究院担任发育神经基因组学部门的负责人,他很早就知道,寻找男性和女性大脑的不同之处可能会带来意想不到的影响。

  拉兹纳汉说:“刚开始做这方面的研究时,我就尝到了苦头。”在攻读博士学位期间,他发表了一项研究,内容男性和女性大脑的结构差异,以及这些差异如何随年龄变化。他说:“我们观察到一种特殊的模式,而且非常谨慎地只进行了描述,人们应该这么做,而不是跳到功能上的解释。”然而,尽管拉兹纳汉做了种种努力,媒体还是很快发表了一篇文章,引用他的研究为单性别学校教育辩护,认为男孩和女孩必须以不同的方式学习,因为他们的大脑解剖结构略有不同。“这真的让我非常吃惊,”他说,“这段经历一直陪伴着我。”

  尽管如此,拉兹纳汉仍在继续研究性别差异,希望能更好地理解人类的神经发育障碍。他所关注的,是那些性染色体为非整倍体的人,或者在XX(典型的女性)和XY(典型的男性)之外出现任何变异的人。基因变异者(如XXY)患上其他疾病,如自闭症谱系障碍、注意力缺陷多动障碍(ADHD)和焦虑症等的风险更大。拉兹纳汉希望,通过揭示两性大脑是否不同以及如何不同,比如大脑某些区域的大小或它们之间的联系强度等,进而弄清楚为什么非整倍体的人更有可能经历神经发育和精神方面的问题。解决这个谜题,可能是揭开人类精神疾病之谜的重要一步。

  大脑的性别差异

  不久前,拉兹纳汉的团队在《美国国家科学院院刊》上发表了一项研究,不仅报告了两性大脑在某些部位的体积上存在可信的性别差异,而且这些差异与性染色体的直接影响存在联系。“在这项研究中,我们试图提出一些相对简单,但还没有被直接解决的问题,”拉兹纳汉说,“比如人类大脑的解剖学性别差异在多大程度上可以复制?如果可以复制的话,这些差异又是由哪些功能系统共同定位的呢?”

  拉兹纳汉的团队没有自己收集数据来解决这些问题,相反,他们参与了“人类连接组计划”。该计划收集了多家机构1000多名参与者的脑部扫描结果。利用传统的核磁共振成像(MRI)数据,他们比较了采自男性和女性大脑不同区域的灰质含量。灰质是一种神经组织,也是中枢神经系统的重要组成部分,聚集了大多数神经元的细胞体。尽管两性的大部分大脑区域看起来很相似,但在某些区域,男性或女性似乎各自拥有更多的灰质。

  研究人员将他们的结果与另一组大数据进行比较,发现这些大脑区域与性染色体上基因异常表达的区域相关。在拉兹纳汉看来,染色体与大脑结构之间的潜在联系尤其令人兴奋。他说:“如果我们能更好地理解性的生物学,也许这些通路将帮助我们理解,是什么因素使一个人处于表现出自闭症谱系障碍症状的危险之中。”

  不过,也有其他学者质疑这类研究能否真的帮助我们理解精神障碍。美国罗莎琳德·富兰克林大学的神经科学教授莉斯·艾略特认为,相比生物学差异,医生的偏见或诊断标准或许更能解释某些疾病在流行程度上的性别差异。性别差异研究的支持者时常提到,男孩被诊断为自闭症的几率是女孩的四倍,但艾略特质疑这一统计数据的相关性。“我认为这在很大程度上只是诊断上的偏见,”她说,“这种障碍的定义是基于对男性的刻板印象。”

  艾略特认为,在缺乏明显医学益处的情况下,这种类型的研究只会强化男性和女性存在本质差异的观点,甚至会为歧视女性的行为提供理由——尽管作者可能并不希望得到这样的结果。她指出,这项研究“完全没有医学价值”。相反,这会“强化性别之间固有的、天生的、上帝赋予的——怎么说都行——差异,从而消除真正平等的观念。”

  类似的担忧是神经科学中性别差异研究引起诸多争议的原因之一。另一方面,对一致性的担忧也困扰着这一学科。一些研究报告了大脑区域的大小,或某些区域与其他区域的联系程度存在性别差异,但往往对这些差异存在于何处存在分歧。对此艾略特评论道:“人们从事这些研究的时间越长,情况就变得越混乱。”

  造成这种不一致的原因,可能是因为科学家倾向于报道证明性别差异的研究,而不是证明两性相似性的研究。2018年,美国斯坦福大学元研究创新中心的研究人员发现,有证据表明,科学家更有可能发表发现潜在性别差异的研究,而不是发现没有差异的研究。研究作者警告称,由于只检查少数对象的研究容易出现假阳性,因此倾向于发表这些阳性结果的偏见使我们很难了解这些研究的可信度。

  体积与功能的关系

  拉兹纳汉的团队也意识到了这些问题,并努力确保所发现的任何差异都反映了大脑解剖的真实模式,而不是数据集中某些随机的怪异模式。对大量受试者的观察结果,更有可能适用于作为整体的人口,这也是他们为什么要依赖于“人类连接组计划”的庞大数据集。在分析了这些数据并修正了大脑总容量(正如男性的平均体型大于女性,大脑也是如此)之后,研究人员发现了一些明显的差异。

  比如,男性在枕叶(与视觉有关)、杏仁核和海马体(在情感和记忆中起重要作用的区域)的部分区域具有相对的体积优势。另一方面,女性的前额叶皮层(与决策和自我控制有关)和脑岛(与情感、味觉等多种功能有关)的灰质更多。这些结果似乎表明,女性在决策方面比男性更有优势,而男性的记忆力更好。但是,从这些研究结果中推断出如此显著的结论是不可能的。“我们的发现可能完全没有行为上的关联,”拉兹纳汉说道。

  首先,我们并不清楚灰质体积对大脑功能到底意味着什么。大脑包含两种主要类型的组织:灰质和白质,前者包含神经元细胞体,后者则由数百万条“沟通管线”组成,负责连接不同脑区的灰质,使神经元能向远处发送信号。灰质和白质相互依赖以实现各自的功能,二者的体积变化能否带来益处,目前尚未可知。

  “无论如何,更多的灰质绝对不是一件好事,”美国马里兰大学医学院的药理学教授玛格丽特·麦卡锡说,“这只是一个表明神经元存在差异的测量结果,包括它们产生了多少突触,以及其他类似的东西。”

  然而,人们很容易得出“体积很重要”的结论,而且有一些证据支持这一观点。20年前,伦敦大学学院的研究人员发表了一项研究,引起了特别大的轰动。该研究表明,伦敦出租车司机的海马体比大多数人都要大得多,而他们恰好必须仅靠记忆来学习如何在一个混乱的大城市中导航。由于海马体与空间记忆有关,因此这项研究似乎表明大脑区域的大小与某种特殊技能存在关联。然而,学习一种技能与大脑特定区域的生长有关并不意味着该区域的大小就与这种能力普遍相关。因此,这项研究并不意味着天生具有较大的海马体就等于记忆力更强。

  在大多数情况下,把“情感”或“决策”这样的功能归于个别区域是一种严重的过度简化。事实上,大多数区域都具有多种功能,而大部分功能也需要多个区域的协同。因此,拉兹纳汉使用了一个名为“Neurosynth”的数据库,试图了解样本中显示性别差异的区域是否与特定功能有关。该数据库汇编了数千份人类神经科学研究报告,都涉及大脑区域和功能之间的联系,其中记录大量“多对多”的关系。拉兹纳汉将他的发现与Neurosynth的数据进行比较,只发现了一个明确的结果:他所识别的一些区域与面孔处理有关,而面孔处理主要涉及到人脸识别或识别面孔所表达的情绪。

  令人困惑的是,尽管拉兹纳汉发现男性大脑的面孔处理区域大于女性,但之前的研究表明,女性在面孔处理任务上的表现实际要好于男性。因此,很难说拉兹纳汉对灰质数量的观察是否与行为上的差异有关——无论一些读者多么渴望得出这样的结论。“对我们来说,一开始就把这一点说出来是非常重要的,”拉兹纳汉说道。

  性染色体的影响

  海尔特·德弗里斯是美国乔治亚州立大学神经科学研究所的生物学主任,他对于拉兹纳汉的团队没有在解剖学变异和功能差异之间找到直接联系并不感到非常惊讶。“人们发现的许多差异,”他说,“可能一开始就是为了让男性的大脑最适宜在男性身体里工作,让女性的大脑最适宜在女性身体里工作。”换句话说,大脑结构的不同可能不会导致两性行为的不同,而是导致更相似的行为。“如果我们所做的大部分事情只是为了简单地生存下去,那么男性和女性的大部分功能不应该有太大的差异,”德弗里斯说,“男性和女性的生存方式并没有什么不同。”

  拉兹纳汉的团队提出了一个生物学理论,来解释他们观察到的脑灰质差异背后的原因。他们利用大脑转录组的数据,也就是大脑各区域中优先被激活以制造蛋白质的基因序列,来确定在他们观察到的差异最大的区域中,有哪些基因看起来更活跃。有一对染色体与众不同,那就是性染色体。与大脑的其他区域相比,在那些男性比女性具有更多灰质的区域中,性染色体明显更加活跃。

  拉兹纳汉说:“这当然不能证明性(染色体)与解剖学上的性别差异有因果关系,但空间上的关联更让人内疚。”就像侦探总是在犯罪现场观察到同一个人一样,拉兹纳汉有理由怀疑性染色体的表达会影响脑灰质体积的差异,特别是当这两种情况出现在同一区域的时候。但是,拉兹纳汉仍然没有直接的证据。

  如果拉兹纳汉关于性染色体作用的假设是正确的,那么关于性别差异的研究就会受到重大影响。根据德弗里斯的说法,科学家们一直认为性染色体对大脑结构没有直接影响。他指出,性染色体的影响反而是更加迂回的:基因会促使性腺发育,然后分泌激素,进而影响大脑发育。德弗里斯表示,目前流行的观点是“基因的作用是决定睾丸或卵巢的形成。一旦做出决定,激素就会接管之后的工作”。

  但拉兹纳汉的观察似乎表明,性染色体可以直接影响大脑解剖结构,而不需要激素充当中介。 “他发现了性染色体上的基因,”麦卡锡说,“这真的非常令人兴奋,也非常新奇,因为我们一直在强调性腺类固醇激素的作用。”这些激素就包括雌激素和雄激素(睾酮)。然而,这项研究未能证明性染色体对大脑结构的影响。相关性并不等同于因果关系。德弗里斯指出,拉兹纳汉的工作“并不一定表明这些性染色体基因导致了这些差异”。

  这意味着什么?

  还有什么因素能起到关键作用呢?可能是环境因素,比如性别角色或属于受压迫群体的心理压力。正如伦敦出租车司机在了解了城市的复杂布局后,其大脑解剖结构发生了显著变化一样,男性和女性的大脑也会随着社会对他们的特殊要求而发生变化。艾略特说:“没有人在研究环境方面的实际影响,因为这很难做到。”但是,拉兹纳汉、德弗里斯和麦卡锡一致认为,很难用环境因素来解释这种差异。

  无论原因是什么,所有研究人员都一致认为,这项研究中归纳的结果很难应用在全世界的人口中。研究人员使用的数据集来自美国和英国,这两个都是富裕的、以白人为主的国家。 “整个神经科学和遗传学在文化表征方面被严重扭曲了,”拉兹纳汉说,“这些特征在不同的社会结构中会如何变化,或者保持不变,这是一个非常重要的问题。这很有挑战性,因为目前根本没有数据。”

  对我们来说,这项研究又意味着什么?拉兹纳汉的团队在大脑中发现了一种性别差异模式,并将这种模式与性染色体表达联系起来。但是,这些差异在心理和行为方面是否具有任何意义,目前尚不清楚。有些人可能仍然认为,这种差异表明男女之间存在着根本的、生理上的区别,但德弗里斯指出,正是这种大脑与现实结果(行为、认知、情感)之间的联系使得这项研究如此具有争议性。他说:“当涉及到大脑的时候,有些事情出现了分歧,有些开关被拉动了。我认为,这是因为大脑与那些定义我们的思维联系太紧密了。”

  艾略特则更进一步,她认为整个研究界,无论有意还是无意,都在从大脑中寻找证据,以证明男性和女性具有本质上的不同。“为什么有这么多关于大脑性别差异的研究?”她问道,“我希望你能找到一些关于人类肾脏差异,或者肺脏差异的研究。它们之间可能也存在很多差异,如果不是更多的话。”

  不过,对于拉兹纳汉、德弗里斯和麦卡锡来说,研究大脑的性别差异可能有助于理解精神障碍的机制,这就使这方面的研究具有伦理上的必要性,即使其他人可能利用他们的研究来为本质主义或性别歧视的观念做辩护。“我们不能因为某些发现可能会被滥用,”麦卡锡说,“就不去取得这些发现。”(任天)

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