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大规模MRI揭示大脑性别差异:结构、功能与行为“解耦”

2026-07-09 00:48 泉水 生物行 阅读 0
核心摘要: 一项基于大规模人类连接组计划数据的最新研究发现,大脑的性别差异在结构、活动模式和行为表现三个维度上呈现出显著的“解耦”现象,即它们之间几乎没有重叠,也并非由单一的生物学轴

大规模MRI揭示大脑性别差异:结构、功能与行为“解耦”

一项发表于五月的最新研究揭示,大脑在活动和结构上的性别差异,与行为差异之间存在极小的重叠,甚至可以说它们是“解耦”的。这意味着一个维度上的差异,并不必然导致另一个维度上的性别差异。

该研究的首席研究员、美国国家精神卫生研究所(NIMH)发育神经基因组学部门主任Armin Raznahan指出:“它们确实是相互独立的。”这表明我们过去对大脑性别差异的理解可能过于简化。

Raznahan的团队对来自人类连接组计划(Human Connectome Project)的庞大数据进行了深入分析。他们研究了455名男性和523名女性(年龄介于22至37岁)的超过700小时的结构和功能磁共振成像(fMRI)数据。在功能性扫描过程中,参与者完成了七项任务,包括情绪处理、赌博、关系处理、社会认知、语言、工作记忆和运动能力等。

魏尔康奈尔医学院放射学和神经科学数学教授Amy Kuceyeski(未参与此研究)评价道,这项研究的规模使其成为“在分析严谨性和样本量上,针对男性和女性大脑在执行相同任务时激活模式性别差异的最大规模研究之一”。

费恩斯坦医学研究所行为科学助理教授Elvisha Dhamala(未参与此研究)补充说,尽管许多研究分别探讨了大脑结构、功能、激活或行为的差异,但“很少有研究能同时审视多个领域”。这项研究的结果表明,“我们对差异的思考方式可能需要比过去更加细致入微”。

研究还发现,一个参与者的大脑激活模式与平均男性或平均女性激活模式的相似程度,会根据任务的不同而变化。更重要的是,某个参与者的大脑在某项任务中表现出典型男性或女性的激活模式,并不能预测其大脑结构或在该任务上的表现是否更偏向某一性别。Kuceyeski表示,这“与‘一个人的大脑总是更像男性或女性’的观点相悖”。

西班牙海梅一世大学心理生物学副教授Carla Sanchís Segura认为,当前领域过度依赖平均差异,阻碍了我们理解哪些差异对个体具有生物学意义。她在一篇近期综述中将这种做法称为“沙漏谬误”:研究倾向于采集大量样本,将测量结果简化为单一平均值,然后比较组间差异,并将这些差异推广到整个人群。“群体并非是重复多次的个体,”她强调。

Sanchís Segura指出,本研究中大脑活动、大脑结构和行为这三个维度上的性别差异不重叠,表明它们并非反映单一的潜在生物学轴线。这也对试图通过多种变量将参与者分类为男性或女性的模型提出了质疑,因为两个个体可能通过不同组合的、不相关的特征被归入同一类别,而这些特征可能并不代表真实的生物学现象。

她提出一个解决方案:摆脱将男性和女性定义为宽泛类别的做法,转而将性别“锁定”到我们认为相关的变量上,例如性激素、染色体甚至社会差异。例如,Raznahan团队在六月发表的另一项研究表明,大脑结构的性别差异与激素和X染色体剂量差异相关。

然而,在这项基于任务的新研究中,大脑激活差异与行为差异不匹配,这意味着fMRI——这个领域所谓的“主力工具”——“未能捕捉到支撑这些行为差异的脑信号,”Raznahan说。为此,他的团队计划探索大脑功能的其他方面,例如皮层下回路。但他补充说,其他因素,包括神经递质受体的数量、连接强度或短时间内的活动节律,也可能发挥作用。此外,激活、结构和行为及其相互关系,也可以基于与他团队所用测量方法不同的方式进行再次分析。

Sanchís Segura认为,即使是当前研究中的“零结果”也很有用,“因为在一个倾向于寻找偏见的领域中,讨论男性和女性何时相似是很重要的。”例如,这项新研究发现,大脑激活映射到行为的方式在男性和女性之间大体相同。

“你可以证明差异的存在,但你无法证明差异的不存在,”她说。“你可以在PubMed上搜索‘性别差异’,会找到成千上万的论文,但如果我想寻找差异的缺失呢?我们甚至没有一个词来描述它。”


参考文献: Raznahan, A., et al. Sex differences in brain structure, function, and behavior are largely uncoupled. Nature Communications, 2024; DOI: 10.1038/s41467-024-47326-2
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