人类大脑结构和功能的性别差异：来自脑成像研究的证据

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1、心理科学进展2015,Vol.23,No.4,571–581AdvancesinPsychologicalScienceDOI:10.3724/SP.J.1042.2015.00571人类大脑结构和功能的性别差异：*来自脑成像研究的证据杨天亮辛斐雷旭(认知与人格教育部重点实验室(西南大学);西南大学心理学部,重庆400715)摘要大脑的性别差异近年来受到了广泛关注。脑成像技术的出现为脑结构和脑功能性别差异的研究开辟了新的道路。借助结构磁共振成像和弥散张量成像等脑结构信息,以及脑电图、正电子发射断

2、层扫描技术和功能性磁共振成像等脑功能信息,当前研究主要探讨了脑灰质、脑白质和大脑的基线活动在脑局部区域、脑子系统、全脑连接组三个层次上的性别差异及其在年龄上的发展变化。此外,为了更好地理解脑性别差异,当前文章还探讨了脑性别差异研究领域的一些认识误区。有关脑性别差异的研究虽然已经取得了丰富的成果,但现有的研究结果存在很多分歧,仍然有深入挖掘的空间。未来应该加强对具有性别特异性的心理疾病脑机制的研究,关注基因和环境对脑性别差异的交互作用,并利用脑功能活动动态变化的特性、以及结合多模态的脑成像技术进一

3、步阐明脑性别差异。关键词性别差异;年龄;脑成像;脑结构;脑功能分类号B8451引言早期脑解剖研究发现,男性和女性在脑结构上存在差异,比如男性大脑体积显著大于女性;近年来,认知神经科学发展迅速,取得了丰女性胼胝体尾部呈球状,而男性呈圆柱状等硕的成果。性别作为影响人类认知和行为的重要(Cosgrove,Mazure,&Staley,2007;Hines,2004)。因素,也成为了认知神经科学领域关注的话题。这些研究虽然为脑性别差异的理解奠定了基础,不同于个体差异,性别差异专指男性群体和女性但是由于

4、方法学上的限制(如死亡原因、死亡时间群体之间某种稳定的差异,是群体水平上的比等),使得研究结果的信度和效度受到一定的影较。而个体差异是个体在成长过程中由于先天和响。幸运的是,现代脑成像技术的进步为我们研后天因素所表现出的相对稳定而又不同于他人的究健康人类大脑结构和功能的性别差异开辟了新特点,是基于个体水平的比较(Willerman,1979)。的道路。对脑结构性别差异的研究,通常采用结对于认知和行为方面的性别差异,研究表明男性构磁共振成像(Structuralmagneticresonancei

5、maging,较女性具有更高的空间认知能力,而女性在言语sMRI)以及弥散张量成像(Diffusiontensorimaging,能力上(如言语流畅性、言语记忆等)较男性更胜一DTI);对脑功能性别差异的考察,通常采用脑电筹(Halpern,2013;Hamilton,2008)。众所周知,大脑是认知和行为表现的基础,因此对大脑结构和图(Electroencephalogram,EEG)、正电子发射断层功能性别差异的考察是理解认知和行为层面性别扫描技术(Positronemissiontomog

6、raphy,PET)以差异的关键。及功能性磁共振成像(Functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)。在脑功能方面,值得关注的是静息态下大脑的性别差异。静息态是指受试者清醒、收稿日期:2014-06-06平静呼吸、最大限度地减少身体主动与被动运动、*国家自然科学基金项目(31200857)、国家社科基金重大项目(14ZDB016)资助。以及尽量不做任何思维活动的状态。这种状态刻通讯作者:雷旭,E-mail:xlei@swu.edu.cn画的是大脑内部自发产生(与

7、外界刺激无关)的神571572心理科学进展第23卷图1大脑性别差异研究的三个层次：脑局部区域,脑子系统以及全脑连接组。A是对脑局部区域的描述,图中的每个节点表示一个独立的脑区;B是对脑子系统的描述,图中每一种颜色的节点集之间的连接组成了一个脑子系统;C是对全脑连接组的描述,图中所有节点之间的连接构成了一个全脑结构/功能连接组。经活动。并且研究表明这种自发脑活动的时空特&Evans,2011)。而且已有研究提示,脑性别差异性表征了大脑功能活动的基本框架,且与各种认是基因和环境共同作用的产物。动物研

8、究显示产知活动密切相关(Gusnard&Raichle,2001)。由于前激素、性染色体等对脑性别差异的形成具有重静息态应用简单、可操作性好,并且可以避免由要的影响(Arnold&Breedlove,1985;Arnold&于任务设计和被试反应所导致的研究结果的不可Chen,2009)。同时,脑性别差异还受性别特异性对比性等特点,脑功能性别差异的静息态研究近的基因表达,类固醇激素以及后天因素(如早期儿年来成为不少研究者关注的焦点。童护理、成长环境、学习训练等)的影响(Cicchetti,功能分化