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2020年7月20日,星期一

美国国立卫生研究院的研究表明,人类大脑解剖学方面的性别差异具有高度可再现性

基因表达数据表明性染色体的潜在作用。

对2,000多次大脑扫描进行的科学分析发现,人脑某些区域的体积具有高度可再现的性别差异的证据。这种基于性别的大脑容量差异模式与在大脑皮层的死后样本中观察到的性染色体基因表达模式相对应,表明性染色体可能在大脑解剖结构中性别差异的发生或维持中发挥了作用。这项研究由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的国立精神卫生研究所(NIMH)的研究人员领导。

“对人脑组织中的性别差异有更清晰的了解,对于我们如何思考成熟的性别至关重要 认知,行为和精神疾病风险的差异。我们受到动物模型中性别差异的新发现的启发,并希望尝试缩小这些动物数据与我们人类大脑中性别差异模型之间的差距。”研究合作伙伴Armin Raznahan博士说。的作者兼负责人 镍氢电池发育神经基因组学部分.

长期以来,研究人员一直观察到小鼠皮层下大脑结构始终存在基于性别的差异。一些研究表明,这些解剖学差异主要是由于性激素的作用所致,为基于性别的大脑发育差异提供了“以性腺为中心”的解释。然而,最近的小鼠研究也揭示了皮质结构中一致的性别差异,并且基因表达数据表明性染色体可能在塑造这些解剖上的性别差异中起作用。尽管小鼠的大脑与人的大脑有许多相似之处,但尚不清楚小鼠中的这些关键发现是否也适用于人类。

为了探索人脑性别差异的神经生物学基础,Raznahan,第一作者刘思远博士及其同事首先分析了收集的神经成像数据。 人类Connectome项目 (HCP)。从976位22至35岁的健康成年人中获得的数据表明,某些皮质结构的体积存在一致的性别差异。平均而言,雌性在内侧和外侧前额叶皮层,眶额叶皮层,颞上叶皮层和外侧顶叶皮层中的皮质体积相对较大。平均而言,雄性在腹颞部区域和枕部区域(包括颞极,梭状回和初级视皮层)具有相对较大的皮质体积。

然后,Liu和同事使用两种补充方法来确定这些发现是否可重复。首先,研究人员通过将HCP数据集随机分为两半,然后将结果分为两半进行了1,000次两半比较。这些两半比较的结果表明,皮层体积中基于性别的差异的模式非常稳定。其次,研究人员在来自UK Biobank的无关神经影像数据集中量化了HCP发现的可重复性。尽管数据集在人口统计学和方法学上存在显着差异,但研究人员发现,基于性别的皮层体积差异的总体模式高度一致。

然后,Liu和合著者将他们的解剖发现与可公开获得的大脑中基因表达图进行了交叉引用,该图基于来自六个人类捐赠者的1,317个死后组织样本。结果表明,皮层体积中性别差异的空间模式与皮层中性染色体基因表达的空间模式相似。具体而言,雄性中雌性染色体基因表达相对较高的皮质区域往往比雌性具有更大的皮质体积。

这种与性染色体基因的皮质表达的对应关系也与早期小鼠研究的发现一致,表明大脑解剖结构的性别差异可能至少部分是由于哺乳动物进化过程中一直保持的遗传机制所致。这些发现表明,皮层体积的性别差异可能受X和Y性染色体上基因的影响。

男性和女性在许多遗传和环境因素上存在差异,这些因素都可能影响大脑发育。由于在人体中进行实验具有挑战性,因此我们经常依靠观察数据来推断脑性行为的潜在遗传或环境驱动因素 差异。” Raznahan说。 “我们观察到的解剖性别具有很高的可重复性这一事实 男女不同群体之间的差异,以及这些差异与性别之间的联系 染色体基因的表达表明,这些差异可能并非主要是环境影响的结果。”

 研究人员还将解剖学发现与来自超过11,000项功能性神经影像研究的数据进行了比较。结果表明,在HCP数据集中显示性别差异的大脑区域与功能性神经影像学研究中与面部处理相关的大脑区域之间存在空间重叠。

综上所述,这些发现揭示了可能导致大脑解剖结构中基于性别的差异的机制,并指出了可能导致大脑疾病和行为中基于性别的差异的遗传因素。将这些相关发现作为路线图,未来的研究可以更有效地调查人脑性别差异的原因和后果。

资金: MH002949

临床试验: NCT00001246

关于国家心理健康研究所(NIMH): NIMH的任务是通过基础和临床研究来转变对精神疾病的理解和治疗,为预防,康复和治愈铺平道路。有关更多信息,请访问 镍氢电池网站.

关于国立卫生研究院(NIH): 美国国立卫生研究院(NIH)是美国的医学研究机构,包括27个研究所和中心,并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础,临床和转化医学研究的主要联邦机构,并且正在调查常见和罕见疾病的病因,治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息,请访问 www.nih.gov.

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参考文献

Liu,S.,Seidlitz,J.,Blumenthal,J.D.,Clasen,L.S.,&Raznahan,A.(2020年)。人体性别偏向性大脑组织的综合结构,功能和转录组学分析。 美国国家科学院院刊。 doi:10.1073 / pnase.1919091117

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