Мозг мужчин и женщин отличается ориентацией нейронных связей

Рис. 1. Коннектом человека. «Каждый человеческий мозг содержит 100 миллиардов нейронов, между которыми протягивается 100 тысяч миль нервных отростков, число соединяющих их синаптических передач лежит между 100 триллионами и квадрильоном — и всё это человеческий коннектом. Я есть мой коннектом» — говорит нейробиолог Себастьян Сын (Sebastian Seung). Изображение с сайта www.humanconnectomeproject.org

Американские ученые выявили гендерные различия в структурной организации связей коры головного мозга. У мужчин лучше проявляются связи в пределах каждого из полушарий, а также в пределах большинства отделов коры, помимо этого четко разграничиваются различные структурные модули в отделах коры. У женщин обнаруживается больше межполушарных связей, хуже развито модульное строение. При этом для мозжечка отношение обратное: у мужчин лучше развиты межполушарные связи, а модульная организация слабая. Эти различия в организации связей коры отражаются в доминировании различных навыков у мужчин и женщин. Мужчины лучше выполняют координированные и точные действия, организация женского мозга ориентирована на выполнение социальных задач.

Инициатором разных починок в доме почти всегда выступает женщина. Когда мужу сообщается о необходимости что-то отремонтировать, он вспоминает о неотложнейших и архиважных делах и, оставляя своей хозяйке некоторые средства и предоставив свободу действий, надолго (желательно на всё время ремонта) отбывает на работу. Хозяйка принимается за дело, не забывая жаловаться, что ремонт — мужская работа, что у других и краны, и электричество, и полки со шкафами мужья починяют, а ей вот приходится самой мастеров искать... С подобной ситуацией наверняка сталкивались если не вы сами, то ваши друзья или знакомые. Она тривиальна в своей обыденности, но интересна с позиций устройства мозга мужчин и женщин. В ней отражаются и различия в строении мозга мужчин и женщин, и культурные традиции нашего общества, и даже их развитие в современном мире. Конечно, ученые из Пенсильванского университета и Детского госпиталя Филадельфии не задумывались о гендерных таинствах ремонта, но выполнили превосходное исследование по половому диморфизму в строении коннектома (см. также Connectome) человеческого мозга. И выводы из этого исследования, помимо прямых структурных различий в строении мозга, хорошо объясняют в том числе и мелкие сюжеты из прозаической жизни.

Ученые сфокусировались на организации нейронных связей в коре и подкорковом слое: они выясняли, какие части мозга и каким количеством связей соединяются. Организация связей в мозге как целостной структуры называется коннектомом; в зависимости от задач и методов различают функциональный коннектом и структурный коннектом. В данном случае ученые занимались структурным коннектомом. Для своего исследования они использовали метод диффузионной тензорной визуализации (см. также Diffusion tensor imaging, DTI). Этот метод позволяет отслеживать пути аксонов за счет регистрации анизотропной диффузии молекул воды вдоль миелинизированных волокон (то есть в белом веществе мозга).

Для работы были взяты сканы мозга 949 человек: 428 мужчин и 521 женщины. Возраст людей варьировался от 8 до 22 лет, так что выборку подразделили на три возрастные группы — дети, подростки, молодежь. Авторы отметили, что для такого исследования, как анализ коннектома, выборка оказалась одной из самых больших и представительных. Именно поэтому удалось показать изменения в коннектоме от детского до юношеского возраста.

В результате обработки данных сканирования ученые получили ряд количественных характеристик для каждой структуры и каждой области коры (всего 95 локализаций, принятых в нейробиологии). Для всех локализаций подсчитали число связей с каждая-с-каждой. Далее составили карты и соответствующие количественные показатели связности для структур и долей коры больших полушарий. Эти показатели и карты связей заметно отличались у мужчин и женщин.

Рис. 2. Организация структурных связей отделов мозга у мужчин (вверху) и у женщин (внизу). Связи в пределах одного полушария показаны синим, а межполушарные связи — оранжевым. Показаны только те связи, которые надежно определяются у подавляющего большинства в выборке. Точками показаны локализации (Regions of interests), входящие в различные доли мозга: синие — лобная доля, голубые — височная, зеленые — теменная, красные — затылочная, белые — подкорковый слой. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Хорошо заметно, что у мужчин лучше развиты связи в пределах каждого из полушарий, а у женщин — межполушарные связи. Важно отметить, что у мужчин выявляются связи в полушариях мозжечка, а у женщин таких нет. Эта разница в строении устанавливается в подростковом возрасте: если у мальчиков и девочек различия только намечаются, то у мальчиков-подростков внутриполушарные связи уже хорошо выражены. У девочек-подростков межполушарные связи выстраиваются сначала в лобной доле, а затем у девушек усиливаются связи височных долей; при этом внутриполушарные связи устанавливаются только у взрослых девушек, у девочек младшего возраста и постарше они еще слабые и в данном анализе не выявляются.

Рис. 3. Возрастная динамика связей между разными областями мозга у мальчиков (везде слева) и девочек (везде справа): В — дети, С — подростки, D — молодежь. Показаны только те связи, которые надежно определяются у подавляющего большинства в выборке. Кроме того, важно иметь в виду, что показаны наиболее выраженные связи, более слабые в таком анализе не выявляются, хотя в действительности имеются. Цветными точками показаны узлы в областях, входящих в отделы мозга: синие — лобная доля, голубые — височная, зеленые — теменная, красные — затылочная, белые — подкорковый слой. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Помимо гендерных различий в ориентации связей также обнаружилась и разница в модульной организации коры у мужчин и женщин. Модули — области высокой связности, для которых число связей в пределах модуля больше, чем между разными модулями. Сами по себе модули наиболее четко выявляются у мужчин, у женщин они выражены слабее. Единственная область мозга, в которой модульность у мужчин относительно слабо развита, — это мозжечок.

Рис. 4. Красным цветом показаны области мозга, в которых модульная организация у мужчин выражена лучше, чем у женщин (выше число связей внутри модуля и ниже между модулями), а синим — мозжечок, где модульная организация у мужчин выражена гораздо слабее, чем у женщин. Измененный рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS, там же можно уточнить методы статистических расчетов показателя связности модулей

Как отражаются эти структурные различия в строении коры на поведении и навыках мужчин и женщин? Известно, что связи в пределах полушарий и в пределах каждого из отделов коры в целом обслуживают реакции «от намерения к действию», а мозжечок при этом опосредует моторные функции частей тела. Межполушарные связи мозжечка обеспечивают эффективную координацию действий. И всё это наилучшим образом организовано у мужчин, в частности из-за этого им лучше удаются задачи на пространственное мышление, тесты на скорость и точность. Поэтому в среднем мужской мозг призван служить для результативного и быстрого выполнения моторных функций. Межполушарные связи устанавливают интеграцию аналитической и интуитивной информации. Отсюда выше способность к выполнению задач на запоминание лиц, социальных тестов. Так что женский мозг призван обеспечить обладательнице хорошие социальные навыки. Такое различие установилось, вероятнее всего, на начальных этапах эволюции нашего вида, когда стала формироваться социальная и семейная структура человеческих популяций.

Эта гендерная разница проявляется в повседневных ситуациях вроде необходимости что-то отремонтировать. Починки разного рода требуют от исполнителя моторных навыков, точности и силы, поэтому традиционно этим занимаются мужчины. Теперь же, в современном обществе западного типа, установилась узкая профессиональная специализация, так что ремонтом занимаются подготовленные мастера. Их нужно найти, с ними нужно договориться, так или иначе вознаградить их работу. Всё это уже не те изначальные, эволюционно обусловленные мужские моторные навыки, а напротив — задача решается с помощью социальных навыков, социальной осведомленности, умения взаимодействовать с разными, часто незнакомыми людьми в нетипичной обстановке. А это уже прерогатива женщин, это их исторически сложившаяся функция. Так занятия ремонтом от типично мужского дела вполне закономерно перешли в ведение женщин. Однако профессиональная специализация, из-за которой произошла эта гендерная смена ответственности, сложилась совсем недавно. Поэтому в обществе еще свежа память о прежних «типично» мужских и женских занятиях. В результате женщины, помня об этих традиционных установках, не перестают жаловаться на «нерадивость» своих мужей. Но при этом не учитывают, что исторически сложившаяся разница между организацией мужского и женского мозга никуда не исчезает. И мужчины продолжают заниматься мужскими делами, требующими точности, скорости и координированности действий, а женщины, как и прежде, призваны решать социальные задачи.

Источник: Madhura Ingalhalikar, Alex Smith, Drew Parker, Theodore D. Satterthwaite, Mark A. Elliott, Kosha Ruparel, Hakon Hakonarson, Raquel E. Gur, Ruben C. Gur, and Ragini Verm. Sex differences in the structural connectome of the human brain // PNAS. 2014. V. 111. № 2. P. 823–828.

Елена Наймарк