男性和女性大腦的性別差異體現在分子層面

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西北大學神經內分泌學家凱瑟琳·伍利（Catherine Woolley）及其團隊在研究雌性小鼠的突觸調節時遇到了一些難題。他們試圖重復之前在雄性小鼠身上進行的實驗，但研究人員很快意識到這是不可能的。

“從那時起，我開始認為大腦的性別差異可能非常重要，這不僅關乎我們如何理解大腦的運作機制，更關乎我們如何最大限度地利用科學造福醫學，”伍利在2025年神經科學學會年會的主席特別講座中說道。

多年來，神經科學家一直認為，由于雌性動物在發情周期中激素水平的波動，研究雌性動物會給實驗帶來過多的變異性。這導致神經科學研究存在一種偏見，研究人員一度幾乎完全決定只使用雄性小鼠進行實驗。然而，后續實驗表明，雌性小鼠的動情周期并不會導致其變異性增加。事實上，2016年，美國國立衛生研究院（NIH）將雌性動物納入臨床前生物醫學研究列為一項強制性要求。

在她的演講中，伍利澄清了一些科學家和公眾對大腦性別差異的誤解，同時也強調了大腦在分子機制層面上存在的顯著性別差異。她強調了在神經科學研究中同時納入雄性和雌性動物的重要性，以及揭示大腦性別差異如何有助于開發更具靶向性的藥物。

伍利解釋說，一個常見的誤解是，男性和女性的大腦大小不同，男性的大腦更大。當研究人員利用英國生物銀行中超過50萬人的腦容量結構磁共振成像數據直接探究這個問題時，他們發現男性和女性的腦容量差異相當大：36%的情況下男性腦容量更大，29%的情況下女性腦容量更大。校正總腦容量后，男性和女性腦容量的差異非常小。

為了更詳細地了解大腦，愛丁堡大學的研究人員分析了英國生物銀行數據的一個子集，并重點關注了四個腦區：海馬體、伏隔核、杏仁核和尾狀核。在校正個體腦容量差異后，研究人員發現，基于性別，海馬體的大小沒有差異，女性的伏隔核略大，男性的杏仁核略大，而尾狀核的大小沒有差異。特拉維夫大學的研究人員將這項分析更進一步，測量了116個不同腦區的體積，結果表明，不同性別的大腦區域大小存在顯著差異。

“絕大多數人的大腦都是鑲嵌式的。也就是說，它們是由不成比例的較大腦區和不成比例的較小腦區混合而成的，”伍利說道。“這種大腦的鑲嵌性，加上腦區體積的大量重疊，我認為確實削弱了，或者至少挑戰了男女大腦二元對立的概念。”

伍利表示，雖然整體結構差異可能很小，但分子機制層面的性別差異則意義重大。她和她的團隊特別關注雌激素，雌激素在海馬體中發揮著神經甾醇的作用。他們尤其感興趣的是雌激素在揭示大腦中“潛在”性別差異方面的作用：即男性和女性的某個過程結果相同，但其機制不同。

“這些潛在的性別差異很有意思，因為表面上看，雄性和雌性似乎完全相同，只有通過某種干預才能揭示它們之間的差異。”

研究團隊探究了雌二醇（一種雌激素）如何影響雄性和雌性小鼠海馬體的突觸傳遞。他們發現，雌二醇治療導致雄性和雌性小鼠突觸前和突觸后末端的突觸強度均有所增強。

“當我們思考介導這些效應的雌激素受體時，事情就變得更有趣了，”伍利說道。“在海馬體中，有三種雌激素受體可能參與其中，每種受體都可以被選擇性激動劑單獨激活。”

事實上，當他們分別評估雄性和雌性小鼠的每種雌激素受體時，他們發現每種受體在同一性別內部

以及不同性別之間都表現出不同的作用。

“在正常情況下，這會產生什么影響尚不明確，因為雌二醇本身似乎對男性和女性的影響相同，但如果進行一些干預，例如使用一種影響其中一方的藥物，這一點就很重要了。”

“目前尚不清楚這在正常情況下會產生什么影響，因為雌二醇本身似乎在男性和女性身上具有相同的效果，但如果進行一些干預，例如使用某種藥物選擇性地影響這些受體之一，那么這種情況就會變得很重要，”伍利說道。“當某個受體參與潛在的性別差異時，操縱該受體可能會在男性和女性身上產生不同的效果，這種想法并非僅僅是假設。”

為了消除另一個常見的誤解，伍利重點闡述了激素在男性和女性大腦中的作用。她承認，通常情況下，激素（例如調節月經周期的激素）確實對女性大腦很重要，但她補充說：“激素對男性也很重要。”

她重點介紹了一項由加州大學圣巴巴拉分校的艾米莉·雅各布斯及其團隊進行的研究。在這項研究中，研究人員在一個月的時間里，每天早上、晚上或早晚都對一名男性受試者進行血液、唾液和腦成像檢測。通過這種密集采樣的方法，他們發現，睪酮和皮質醇等激素的水平不僅在一天中波動（早上高于晚上），而且不同腦區的體積也在一天中發生變化。

“我希望大家記住的是，男性也有激素，而且激素對男性也很重要，就像它們對女性也很重要一樣。我認為，隨著神經科學越來越多地開展動物整體實驗，這一點尤其值得我們牢記，”伍利說道。“完整的生物體擁有完整的生理機能，包括激素。”

在演講的最后，伍利直接對在場的年輕神經科學家們說，希望他們能夠改變神經科學研究的現狀，養成在研究中使用男性和女性樣本的習慣。

“這將揭示大腦中突觸和其他形式調節的新模式，并將增強和拓展藥物開發和其他療法的機會，”她說道。“通過這種方式，你們將有助于確保我們最大限度地發揮科學對醫學的益處。”

作者：Stephanie DeMarco, PhD

腦叔創建了一個名為“丘腦大叔·大腦管家”的知識星球，我把它定位為一本不斷更新的大腦進化訓練指南，旨在分享大腦認知行為和健康知識、陪伴并幫助腦友們解答大腦認知、情緒健康問題，提升大腦認知，幫助大腦進化，尋找幸福的人生！

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