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新研究發現大腦中的性別差異:這意味着什麼?

http://finance.sina.com   2020年07月29日 18:41   北京同乐城国际线址網

神經科學中性別差異的研究引發了許多爭議,相關的結論往往被誤用神經科學中性別差異的研究引發了許多爭議,相關的結論往往被誤用  

  同乐城国际线址科技訊 北京時間7月30日消息,在近期一項新研究中,美國國立衛生研究院的研究人員將解剖學與性染色體聯繫了起來,該結果可能會爲精神疾病的研究提供新的線索。然而,這又是一個十分敏感的話題,相關的結論很容易被誤用。

  對阿明·拉茲納漢來說,發表關於性別差異的研究是一個令人不安的話題。目前,拉茲納漢在美國國立衛生研究院擔任發育神經基因組學部門的負責人,他很早就知道,尋找男性和女性大腦的不同之處可能會帶來意想不到的影響。

  拉茲納漢說:“剛開始做這方面的研究時,我就嚐到了苦頭。”在攻讀博士學位期間,他發表了一項研究,內容男性和女性大腦的結構差異,以及這些差異如何隨年齡變化。他說:“我們觀察到一種特殊的模式,而且非常謹慎地只進行了描述,人們應該這麼做,而不是跳到功能上的解釋。”然而,儘管拉茲納漢做了種種努力,媒體還是很快發表了一篇文章,引用他的研究爲單性別學校教育辯護,認爲男孩和女孩必須以不同的方式學習,因爲他們的大腦解剖結構略有不同。“這真的讓我非常吃驚,”他說,“這段經歷一直陪伴着我。”

  儘管如此,拉茲納漢仍在繼續研究性別差異,希望能更好地理解人類的神經發育障礙。他所關注的,是那些性染色體爲非整倍體的人,或者在XX(典型的女性)和XY(典型的男性)之外出現任何變異的人。基因變異者(如XXY)患上其他疾病,如自閉症譜系障礙、注意力缺陷多動障礙(ADHD)和焦慮症等的風險更大。拉茲納漢希望,通過揭示兩性大腦是否不同以及如何不同,比如大腦某些區域的大小或它們之間的聯繫強度等,進而弄清楚爲什麼非整倍體的人更有可能經歷神經發育和精神方面的問題。解決這個謎題,可能是揭開人類精神疾病之謎的重要一步。

  大腦的性別差異

  不久前,拉茲納漢的團隊在《美國國家科學院院刊》上發表了一項研究,不僅報告了兩性大腦在某些部位的體積上存在可信的性別差異,而且這些差異與性染色體的直接影響存在聯繫。“在這項研究中,我們試圖提出一些相對簡單,但還沒有被直接解決的問題,”拉茲納漢說,“比如人類大腦的解剖學性別差異在多大程度上可以複製?如果可以複製的話,這些差異又是由哪些功能系統共同定位的呢?”

  拉茲納漢的團隊沒有自己收集數據來解決這些問題,相反,他們參與了“人類連接組計劃”。該計劃收集了多家機構1000多名參與者的腦部掃描結果。利用傳統的核磁共振成像(MRI)數據,他們比較了採自男性和女性大腦不同區域的灰質含量。灰質是一種神經組織,也是中樞神經系統的重要組成部分,聚集了大多數神經元的細胞體。儘管兩性的大部分大腦區域看起來很相似,但在某些區域,男性或女性似乎各自擁有更多的灰質。

  研究人員將他們的結果與另一組大數據進行比較,發現這些大腦區域與性染色體上基因異常表達的區域相關。在拉茲納漢看來,染色體與大腦結構之間的潛在聯繫尤其令人興奮。他說:“如果我們能更好地理解性的生物學,也許這些通路將幫助我們理解,是什麼因素使一個人處於表現出自閉症譜系障礙症狀的危險之中。”

  不過,也有其他學者質疑這類研究能否真的幫助我們理解精神障礙。美國羅莎琳德·富蘭克林大學的神經科學教授莉斯·艾略特認爲,相比生物學差異,醫生的偏見或診斷標準或許更能解釋某些疾病在流行程度上的性別差異。性別差異研究的支持者時常提到,男孩被診斷爲自閉症的機率是女孩的四倍,但艾略特質疑這一統計數據的相關性。“我認爲這在很大程度上只是診斷上的偏見,”她說,“這種障礙的定義是基於對男性的刻板印象。”

  艾略特認爲,在缺乏明顯醫學益處的情況下,這種類型的研究只會強化男性和女性存在本質差異的觀點,甚至會爲歧視女性的行爲提供理由——儘管作者可能並不希望得到這樣的結果。她指出,這項研究“完全沒有醫學價值”。相反,這會“強化性別之間固有的、天生的、上帝賦予的——怎麼說都行——差異,從而消除真正平等的觀念。”

  類似的擔憂是神經科學中性別差異研究引起諸多爭議的原因之一。另一方面,對一致性的擔憂也困擾着這一學科。一些研究報告了大腦區域的大小,或某些區域與其他區域的聯繫程度存在性別差異,但往往對這些差異存在於何處存在分歧。對此艾略特評論道:“人們從事這些研究的時間越長,情況就變得越混亂。”

  造成這種不一致的原因,可能是因爲科學家傾向於報道證明性別差異的研究,而不是證明兩性相似性的研究。2018年,美國斯坦福大學元研究創新中心的研究人員發現,有證據表明,科學家更有可能發表發現潛在性別差異的研究,而不是發現沒有差異的研究。研究作者警告稱,由於只檢查少數對象的研究容易出現假陽性,因此傾向於發表這些陽性結果的偏見使我們很難了解這些研究的可信度。

  體積與功能的關係

  拉茲納漢的團隊也意識到了這些問題,並努力確保所發現的任何差異都反映了大腦解剖的真實模式,而不是數據集中某些隨機的怪異模式。對大量受試者的觀察結果,更有可能適用於作爲整體的人口,這也是他們爲什麼要依賴於“人類連接組計劃”的龐大數據集。在分析了這些數據並修正了大腦總容量(正如男性的平均體型大於女性,大腦也是如此)之後,研究人員發現了一些明顯的差異。

  比如,男性在枕葉(與視覺有關)、杏仁核和海馬體(在情感和記憶中起重要作用的區域)的部分區域具有相對的體積優勢。另一方面,女性的前額葉皮層(與決策和自我控制有關)和腦島(與情感、味覺等多種功能有關)的灰質更多。這些結果似乎表明,女性在決策方面比男性更有優勢,而男性的記憶力更好。但是,從這些研究結果中推斷出如此顯著的結論是不可能的。“我們的發現可能完全沒有行爲上的關聯,”拉茲納漢說道。

  首先,我們並不清楚灰質體積對大腦功能到底意味着什麼。大腦包含兩種主要類型的組織:灰質和白質,前者包含神經元細胞體,後者則由數百萬條“溝通管線”組成,負責連接不同腦區的灰質,使神經元能向遠處發送信號。灰質和白質相互依賴以實現各自的功能,二者的體積變化能否帶來益處,目前尚未可知。

  “無論如何,更多的灰質絕對不是一件好事,”美國馬里蘭大學醫學院的藥理學教授瑪格麗特·麥卡錫說,“這只是一個表明神經元存在差異的測量結果,包括它們產生了多少突觸,以及其他類似的東西。”

  然而,人們很容易得出“體積很重要”的結論,而且有一些證據支持這一觀點。20年前,倫敦大學學院的研究人員發表了一項研究,引起了特別大的轟動。該研究表明,倫敦出租車司機的海馬體比大多數人都要大得多,而他們恰好必須僅靠記憶來學習如何在一個混亂的大城市中導航。由於海馬體與空間記憶有關,因此這項研究似乎表明大腦區域的大小與某種特殊技能存在關聯。然而,學習一種技能與大腦特定區域的生長有關並不意味着該區域的大小就與這種能力普遍相關。因此,這項研究並不意味着天生具有較大的海馬體就等於記憶力更強。

  在大多數情況下,把“情感”或“決策”這樣的功能歸於個別區域是一種嚴重的過度簡化。事實上,大多數區域都具有多種功能,而大部分功能也需要多個區域的協同。因此,拉茲納漢使用了一個名爲“Neurosynth”的數據庫,試圖瞭解樣本中顯示性別差異的區域是否與特定功能有關。該數據庫彙編了數千份人類神經科學研究報告,都涉及大腦區域和功能之間的聯繫,其中記錄大量“多對多”的關係。拉茲納漢將他的發現與Neurosynth的數據進行比較,只發現了一個明確的結果:他所識別的一些區域與面孔處理有關,而面孔處理主要涉及到人臉識別或識別面孔所表達的情緒。

  令人困惑的是,儘管拉茲納漢發現男性大腦的面孔處理區域大於女性,但之前的研究表明,女性在面孔處理任務上的表現實際要好於男性。因此,很難說拉茲納漢對灰質數量的觀察是否與行爲上的差異有關——無論一些讀者多麼渴望得出這樣的結論。“對我們來說,一開始就把這一點說出來是非常重要的,”拉茲納漢說道。

  性染色體的影響

  海爾特·德弗里斯是美國喬治亞州立大學神經科學研究所的生物學主任,他對於拉茲納漢的團隊沒有在解剖學變異和功能差異之間找到直接聯繫並不感到非常驚訝。“人們發現的許多差異,”他說,“可能一開始就是爲了讓男性的大腦最適宜在男性身體裏工作,讓女性的大腦最適宜在女性身體裏工作。”換句話說,大腦結構的不同可能不會導致兩性行爲的不同,而是導致更相似的行爲。“如果我們所做的大部分事情只是爲了簡單地生存下去,那麼男性和女性的大部分功能不應該有太大的差異,”德弗里斯說,“男性和女性的生存方式並沒有什麼不同。”

  拉茲納漢的團隊提出了一個生物學理論,來解釋他們觀察到的腦灰質差異背後的原因。他們利用大腦轉錄組的數據,也就是大腦各區域中優先被激活以製造蛋白質的基因序列,來確定在他們觀察到的差異最大的區域中,有哪些基因看起來更活躍。有一對染色體與衆不同,那就是性染色體。與大腦的其他區域相比,在那些男性比女性具有更多灰質的區域中,性染色體明顯更加活躍。

  拉茲納漢說:“這當然不能證明性(染色體)與解剖學上的性別差異有因果關係,但空間上的關聯更讓人內疚。”就像偵探總是在犯罪現場觀察到同一個人一樣,拉茲納漢有理由懷疑性染色體的表達會影響腦灰質體積的差異,特別是當這兩種情況出現在同一區域的時候。但是,拉茲納漢仍然沒有直接的證據。

  如果拉茲納漢關於性染色體作用的假設是正確的,那麼關於性別差異的研究就會受到重大影響。根據德弗里斯的說法,科學家們一直認爲性染色體對大腦結構沒有直接影響。他指出,性染色體的影響反而是更加迂回的:基因會促使性腺發育,然後分泌激素,進而影響大腦發育。德弗里斯表示,目前流行的觀點是“基因的作用是決定睾丸或卵巢的形成。一旦做出決定,激素就會接管之後的工作”。

  但拉茲納漢的觀察似乎表明,性染色體可以直接影響大腦解剖結構,而不需要激素充當中介。 “他發現了性染色體上的基因,”麥卡錫說,“這真的非常令人興奮,也非常新奇,因爲我們一直在強調性腺類固醇激素的作用。”這些激素就包括雌激素和雄激素(睾酮)。然而,這項研究未能證明性染色體對大腦結構的影響。相關性並不等同於因果關係。德弗里斯指出,拉茲納漢的工作“並不一定表明這些性染色體基因導致了這些差異”。

  這意味着什麼?

  還有什麼因素能起到關鍵作用呢?可能是環境因素,比如性別角色或屬於受壓迫羣體的心理壓力。正如倫敦出租車司機在瞭解了城市的複雜佈局後,其大腦解剖結構發生了顯著變化一樣,男性和女性的大腦也會隨着社會對他們的特殊要求而發生變化。艾略特說:“沒有人在研究環境方面的實際影響,因爲這很難做到。”但是,拉茲納漢、德弗里斯和麥卡錫一致認爲,很難用環境因素來解釋這種差異。

  無論原因是什麼,所有研究人員都一致認爲,這項研究中歸納的結果很難應用在全世界的人口中。研究人員使用的數據集來自美國和英國,這兩個都是富裕的、以白人爲主的國家。 “整個神經科學和遺傳學在文化表徵方面被嚴重扭曲了,”拉茲納漢說,“這些特徵在不同的社會結構中會如何變化,或者保持不變,這是一個非常重要的問題。這很有挑戰性,因爲目前根本沒有數據。”

  對我們來說,這項研究又意味着什麼?拉茲納漢的團隊在大腦中發現了一種性別差異模式,並將這種模式與性染色體表達聯繫起來。但是,這些差異在心理和行爲方面是否具有任何意義,目前尚不清楚。有些人可能仍然認爲,這種差異表明男女之間存在着根本的、生理上的區別,但德弗里斯指出,正是這種大腦與現實結果(行爲、認知、情感)之間的聯繫使得這項研究如此具有爭議性。他說:“當涉及到大腦的時候,有些事情出現了分歧,有些開關被拉動了。我認爲,這是因爲大腦與那些定義我們的思維聯繫太緊密了。”

  艾略特則更進一步,她認爲整個研究界,無論有意還是無意,都在從大腦中尋找證據,以證明男性和女性具有本質上的不同。“爲什麼有這麼多關於大腦性別差異的研究?”她問道,“我希望你能找到一些關於人類腎臟差異,或者肺臟差異的研究。它們之間可能也存在很多差異,如果不是更多的話。”

  不過,對於拉茲納漢、德弗里斯和麥卡錫來說,研究大腦的性別差異可能有助於理解精神障礙的機制,這就使這方面的研究具有倫理上的必要性,即使其他人可能利用他們的研究來爲本質主義或性別歧視的觀念做辯護。“我們不能因爲某些發現可能會被濫用,”麥卡錫說,“就不去取得這些發現。”(任天)

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