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本文为《新科学家》7月19日封面文章。英文文章在本站链接请见这里

人脑本来就够复杂了,但如果人的大脑竟然有两种……请想象一下吧!

作者:Hannah Hoag   翻译:tantuyu(大学本科临床医学专业,现为神经生物学在读博士,兴趣爱好广泛.)

“有时真觉得男人是来自火星,而女人是来自金星的。”任何一位与恋人相处了很长时间的人肯定都会对你发出这样的感慨。男人和女人之间的想法常常相左,这简直就是个常识了,人们一直将这些男女之间的差异解释为性激素的作用,或者是产生男女特定行为方式的社会压力所导致,这种情况直到最近才有所改观。不管怎么说,大部分人还是认为两性的大脑在基本结构和功能上是没有什么差别的。然而这种观念开始日益受到挑战。

研究发现,男性和女性的脑在解剖结构上有很大不同。不但如此,其神经环路和神经元间传递信号的化学物质也有所不同。这些都是在基因水平就决定了的。所有这些研究都会让人得出一个结论,那就是人脑不止是一种,而是男女两种。

这个结论让神经科学家们有点头疼,因为我们关于大脑的大部分认识是来自于对雄性动物,包括男人的研究。如果说从这些研究得出的推论哪怕只有小部分不适用于雌性动物,那也意味着大量的研究工作本身的基础就不牢靠。弄清楚女人的脑到底跟男人的怎样不同,也许可以解释一些长期困扰人们的谜团,例如为什么男人和女人倾向于犯不同的精神健康问题,为什么有的药物对一种性别有效而对另一种性别就没作用。

人们早就知道雄性和雌性的大脑有点差别,但大家都认为这种差别只是局限在下丘脑部位——一个参与调节进食活动和控制性冲动的脑区。因为雌性动物的雌激素和孕酮水平在月经周期上下波动,这会使实验结果的分析更加复杂,所以研究者们除了在研究下丘脑的时候会区分性别,否则都会尽量避免在实验中使用雌性动物,因为雌性在经期的雌激素和黄体激素水平变化会让实验结果更加难以分析。因此神经科学家们一直以为除了下丘脑外,男性和女性的脑没有什么不同。

但很显然,两性的脑存在许多差异,下丘脑只是冰山的一角而已。女性脑内的许多结构的相对尺寸与男性的有所不同。在2001年的一项研究里,哈佛医学院的Jill Goldstein及其同事测量并且比较了健康男性和女性的45个脑区。他们发现女性脑的额叶里控制决策和解决问题的那部分脑区要比男性的大。女性的边缘皮层也比男性的大,这个区域是负责调节情绪的。其他人的研究发现,女性的海马(海马是一个参与短期记忆和空间导向的脑区)相对男性的要大——女人们背了个不识地图的坏名声看来有些冤枉。男性相对于女性较大的脑区包括顶侧皮层和杏仁核。顶侧皮层负责处理感觉器官传来的信号,也参与空间感知的过程。杏仁核则控制情绪和人的社会行为以及性行为。加州大学的神经生物学家Larry Cahill说:“(男性和女性脑的)同一个结构大小有差异很可能意味着它在功能的组织上也会有不同。”

Cahill发现性别的差异会影响到一些脑区的使用。在利用脑成像技术完成的实验里,他要求男受试者或女受试者回忆前面看过的令他们激动的画面。在完成这个任务的时候,所有受试者都动用了杏仁核这个脑区。杏仁核是一对杏仁大小的神经元团,它们也是边缘系统的组成部分。但不同的是男性受试者在实验过程中用的是右侧杏仁核,而女性用的是左侧杏仁核。而且男女受试者在回忆画面时的侧重也有所不同,男性侧重于回顾要点而女性则更注重细节的表达。Cahill说,这就提示我们男性和女性的脑在处理带有情绪因素的信息时所采用的机制是不一样的。

脑在缓解疼痛时所采用的神经环路也许也存在这样的性别差异。我们都知道,当遇到慢性疼痛时女性总是比男性往医院跑得更勤快。当然,这种现象部分是由于女性可享有的医疗保健服务比男性多一些,但就算考虑了这个因素,还是有很充分的证据表明女性感受和经历的疼痛要比男性多。这种疼痛感的性别差异在其他的动物身上也存在。科研人员在做实验的时候发现通常雌性动物对疼痛比雄性动物更敏感,当然并非所有的实验都体现了这种性别的差异。

佐治亚大学的Anne Murphy试图揭示为什么慢性疼痛对女性的影响比对男性的更大。她感兴趣的是一个缓解疼痛的神经环路。这个环路把脑的两个区域——中脑导水管周围灰质(PAG)和延髓头端腹内侧区(RVM)——跟脊髓连接起来。当疼痛激活这个神经环路并使其信号逐级放大后会导致脑啡肽的释放。脑啡肽与阿片受体结合后就会抑制疼痛信号的继续传入。Murphy说道:“在人类和所有其他脊椎动物体内,这个神经环路是调节疼痛的福地,但是从来没有人研究过它在雌性动物体内是怎样组织的。”

虽然还不能下定论,但Murphy的研究已经得到了一些有趣的结果。雌性动物在中脑导水管周围灰质(PAG)和延髓头端腹内侧区(RVM)之间的神经连接比雄性动物的致密,但是Murphy的研究结果却表明雌性在抑制疼痛时并没有激活这条神经通路。“很显然雌性在感受疼痛的过程中并没有使用这条通路,那它在雌性体内起什么作用呢?雌性的这个结构为什么比雄性的大许多呢?” Murphy问道。但这个问题至今没有答案。

加拿大麦吉尔大学的Jeff Mogil认为自己发现了雌性调节疼痛的神经通路——就算不是全部通路也至少是一部分。他在实验中用化学药物阻断了小鼠中脑导水管周围灰质和脊髓中特定的受体,然后他发现雄性小鼠在缓解疼痛时使用的是N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体,但雌鼠的疼痛抑制功能在阻断这些NMDA受体时却不受影响。“这意味着雌鼠在缓解疼痛时使用的是另一条通路,不同于雄鼠使用的NMDA受体通路。”Mogil解释道。

在小鼠身上进行的遗传实验让Mogil怀疑雌性动物抑制疼痛的机制与一些雌性特有的变异的黑皮质素-1受体基因有关。黑皮质素-1受体基因的作用主要是调控毛发和皮肤的颜色,但同时它也在中脑导水管周围灰质(PAG)内有表达。缺少其中一种变异黑皮质素-1受体基因的雌鼠表现为抑制疼痛的能力下降。在天生缺少黑皮质素-1受体基因的女性受试者(红头发是缺少这个基因的人的特征)身上也观察到她们抑制疼痛能力下降的现象。但这种缓解疼痛的能力在缺少这个基因的男性身上却不受影响,可能因为他们在缓解疼痛时使用的是NMDA受体通路。

要下结论说女性缓解疼痛就是通过黑皮质素-1受体通路还为时过早,但是如果女性和男性在缓解疼痛上真的是使用不同的神经传导通路,这倒是可以很好地解释为什么阿片类镇痛药对男性和女性的治疗效果会有不同。女性使用阿片类镇痛药纳布啡的止痛效果要比用吗啡好。相反地,吗啡对男性的止痛效果很好,而纳布啡甚至会增加男性的疼痛感。这些发现可能促使人们开发出更适合女性的新型镇痛药。对此Mogil倒是显得很平静,他说:“关于这些造成疼痛的性别差异的原因,至今还没有一篇有足够分量又毫无争议的文献可以给出定论,因此也还很难针对其中的任何一个差异点去开发药物。”

心理健康研究也存在和痛觉研究同样的问题,这是另一个在研究中会因性别差异而产生不同影响的领域。例如,女性被诊断为抑郁症的人数是男性的大约两倍,而通常女性脑中表达的5-羟色胺(一种与抑郁症有关的神经递质)的量只有男性的一半。今年初,瑞典卡罗琳斯卡医学院的Anna-Lena Nordström研究发现,女性比男性拥有更多的5-羟色胺受体,但回收5-羟色胺所必需的转运蛋白却比男性少。虽然这种分子组成上的差别并不能解释为什么女性更容易患抑郁症,但Nordström指出,男女间5-羟色胺转运蛋白数量的差异很值得注意,因为百忧解(盐酸氟西汀)这类抗抑郁药物正是针对5-羟色胺转运蛋白起作用的,而且有证据表明,这些针对5-羟色胺类的抗抑郁药物比起针对其他神经递质的药物来说,对女性的疗效更好。

男性比女性患抑郁症的几率小,但这并不意味着男人们就可以高枕无忧。男孩子更容易患上自闭症、抽动秽语综合征、诵读困难、口吃、注意缺陷障碍、早发性精神分裂症。美国马里兰大学的Margaret McCarthy认为一种叫前列腺素的类激素物质可能是与这些疾病相关的因素之一。前列腺素的作用有助于男性胎儿的脑在出生前后具备男性化的特征,另外它也会引起炎症反应。因此McCarthy正在研究的问题是,会不会由于感染或某些药物的影响使得前列腺素的作用发生了变化,从而导致炎症反应并使发育中的脑受到损害。

男性和女性在药物滥用的行为表现上也有不同。也许由于社会方面的缘故,男性吸食可卡因的人数是女性的大约两倍。然而一旦女性开始吸食可卡因,她们比男性更容易成瘾而且在治疗时的戒断症状也比男性更严重。耶鲁大学的Jane Taylor在其2007年的一项研究结果中提示,男性和女性在基因上存在的差异也许可以对此做出解释。

除了正常的雌性小鼠和雄性小鼠,Jane Taylor还培育出基因型是雄性但带有卵巢和基因型是雌性但带有睾丸的两种新型小鼠,并把这四种小鼠进行了比较。她发现基因型是雌性的小鼠比基因型是雄性的小鼠更容易对药物成瘾,而跟这些小鼠体内的性腺是什么类型(睾丸或卵巢)没有关系(该研究发表于Nature Neuroscience , vol 10, p 1398)。

密歇根大学的Jill Becker也发现了类似的现象。在她的实验中,被摘除睾丸或卵巢的大鼠身上带有一个自动注射给药的装置,只要它们探头到正确的小洞里并使信号灯打开便会被注射一定剂量的可卡因。Becker发现雌鼠为了获得更多的可卡因注射会比雄鼠更频繁地打开信号灯。在给摘除卵巢的雌鼠补充雌激素后它们的可卡因摄入量甚至增加了将近三倍。这就意味着雌性和雄性基因型的动物对药物成瘾的易感性不同,如果再加上性激素的作用就会使得雌性动物更易成瘾。(译者注:此段翻译与原文出入较大,系参考Jill Becker等人2007年发表的文献。Behav Brain Res. 2007 Dec 3;184(2):174-84.

后来的一些研究发现当女性体内雌激素水平较高而孕酮的水平较低时,可卡因对她们的作用效果更强。哥伦比亚大学医学院的Suzette Evans正在进行一项临床试验研究,这项研究是想知道如果提高可卡因成瘾的女性体内孕酮的水平是否会对她们的治疗有所帮助。

虽然还有许多问题有待解决,但是就性别与脑结构和功能差异的研究所取得的成果来看,研制和开发更适用于女性的药物是前景光明的。在这一切变为现实之前,人们还需要针对雄性和雌性脑的差异做大量的研究工作,毕竟从事这方面研究的人还是太少了。

这么多的科学家在他们进行实验特别是涉及到痛觉研究时排除掉雌性动物,这令曾揭示两性在疼痛处理方面存在巨大差异的Mogil感到非常震惊。“这很荒谬!”他说,“女性经历更多疼痛的折磨,然而我们却用雄性大鼠作为最基本的研究疼痛的模型。”从另一方面来说,这个领域是值得深入挖掘的。“每隔一两年我们都会发表一些针对前人研究成果的文献,指出他们的结论实际上只适用于雄性动物。我们不断地给他们挑刺,因为他们完全弄错了实验材料。” Mogil说道。

讹传与误解

递给男人一张画着曲里拐弯的街道的图纸,他们就会告诉你怎么走可以到达目的地。别以为女人没有方向感,其实女人也一样可以为你指路,只不过她们有自己的技巧。她们会给你指出具体的物理标识,比如面包店、邮局、中国餐馆……这些信息都存在她们脑袋里一个叫海马的地方呢。

女士们,请不要因为你的老公忘了你俩曾经在度蜜月的时候大吵特吵就责怪他迟钝不堪。你能记住并不代表他也记得住。其实女人在记忆与情绪有关的事件方面确实要比男人强,因为她们脑袋里的杏仁核就是比男人的更适合干这个。

俗话说三个女人赛过一百只鸭子。噢,别当真。其实女人每天说的话跟男人说的一样多,平均都是16000个词汇。

男性的睾丸分泌睾酮使其保持男性特征这毋庸置疑,但是你知道吗,雌激素对男性胎儿脑的发育也是相当重要的。睾酮在男性大脑内被转化为雌二醇,雌二醇可以和雌激素受体结合从而使其下丘脑朝“男性化”的方向发育。

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34 Responses to “大脑的性别-新科学家封面【小红猪080911】”

  1. [...] 大脑的性别-新科学家封面【小红猪080911】 [...]

  2. 嗯,今天的沙发我坐,13看你和我抢!

  3. 而且我还要用小红猪灌水。

  4. 跳跳蟒说道:

    打情骂俏。。。

  5. yami说道:

    五…羟色胺,猛犸来看。

  6. LiN说道:

    题外话:

    请问男人为什么会有乳头?

    我万分好奇!帮忙解个惑啊,多谢!

  7. susu说道:

    介个研究有前途!恨自己没有去学生物!要是能给男女心理差异找到更多生物学理论支持,世界将多么美好啊!。。。。。。

  8. 红猪说道:

    译者同学是神经生物学的在读PhD啊?难怪这么专业,呵呵,失敬失敬

  9. dua说道:

    我的方向感就相当好~

  10. 小毛爱八卦说道:

    俗话说三个女人赛过一百只鸭子。噢,别当真。其实女人每天说的话跟男人说的一样多,平均都是16000个词汇。

    打死我也不信!

  11. ShiningRay说道:

    假如说大脑性别是大脑的一种状态
    我认为这个状态是可以被某些东西所改变的

    • 质疑者说道:

      本质是性别文化认同的偏向性,当然是能改变的,只是看你愿不愿意改变而已。

  12. [...] 原文,翻译:tantuyu  他的其它译文——看这里、看这里、看这里…… [...]

  13. [...] 原文,译者:tantuyu,他的译文还有这篇和那篇 [...]

  14. 质疑者说道:

    这个研究其实研究的是思维方式的区别而不是大脑性别的区别,从逻辑上来说,男女两种性别的存在必须人为先赋予其定义,也就是说性别的起源有社会文化性,根本就不是生物学因素造成的性别差异。

  15. 质疑者说道:

    性别二元论知识与解读性别二元思维方式的谬误
    http://book.douban.com/subject/3339862/

  16. 质疑者说道:

    实验的可靠性根本就无法证明,原因很简单,性别认同是很复杂的问题,科学家只看生理性别表面就得出性别与大脑关系的结论本身就是极其不科学的行为。

  17. [...] 男性的睾丸分泌睾酮使其保持男性特征这毋庸置疑,但是你知道吗,雌激素对男性胎儿脑的发育也是相当重要的。睾酮在男性大脑内被转化为雌二醇,雌二醇可以和雌激素受体结合从而使其下丘脑朝“男性化”的方向发育。 原文1 [...]

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