大腦的性別-新科學家封面

本文為《新科學家》7月19日封面文章。英文文章在本站鏈接請見這裡。

人腦本來就夠複雜了，但如果人的大腦竟然有兩種……請想像一下吧！

作者：Hannah Hoag 翻譯：tantuyu（大學本科臨床醫學專業，現為神經生物學在讀博士，興趣愛好廣泛.）

「有時真覺得男人是來自火星，而女人是來自金星的。」任何一位與戀人相處了很長時間的人肯定都會對你發出這樣的感慨。男人和女人之間的想法常常相左，這簡直就是個常識了，人們一直將這些男女之間的差異解釋為性激素的作用，或者是產生男女特定行為方式的社會壓力所導致，這種情況直到最近才有所改觀。不管怎麼說，大部分人還是認為兩性的大腦在基本結構和功能上是沒有什麼差別的。然而這種觀念開始日益受到挑戰。

研究發現，男性和女性的腦在解剖結構上有很大不同。不但如此，其神經環路和神經元間傳遞信號的化學物質也有所不同。這些都是在基因水平就決定了的。所有這些研究都會讓人得出一個結論，那就是人腦不止是一種，而是男女兩種。

這個結論讓神經科學家們有點頭疼，因為我們關於大腦的大部分認識是來自於對雄性動物，包括男人的研究。如果說從這些研究得出的推論哪怕只有小部分不適用於雌性動物，那也意味著大量的研究工作本身的基礎就不牢靠。弄清楚女人的腦到底跟男人的怎樣不同，也許可以解釋一些長期困擾人們的謎團，例如為什麼男人和女人傾向於犯不同的精神健康問題，為什麼有的藥物對一種性別有效而對另一種性別就沒作用。

人們早就知道雄性和雌性的大腦有點差別，但大家都認為這種差別只是局限在下丘腦部位—— 一個參與調節進食活動和控制性衝動的腦區。因為雌性動物的雌激素和孕酮水平在月經周期上下波動，這會使實驗結果的分析更加複雜，所以研究者們除了在研究下丘腦的時候會區分性別，否則都會盡量避免在實驗中使用雌性動物，因為雌性在經期的雌激素和黃體激素水平變化會讓實驗結果更加難以分析。因此神經科學家們一直以為除了下丘腦外，男性和女性的腦沒有什麼不同。

但很顯然，兩性的腦存在許多差異，下丘腦只是冰山的一角而已。女性腦內的許多結構的相對尺寸與男性的有所不同。在2001年的一項研究里，哈佛醫學院的Jill Goldstein及其同事測量並且比較了健康男性和女性的45個腦區。他們發現女性腦的額葉里控制決策和解決問題的那部分腦區要比男性的大。女性的邊緣皮層也比男性的大，這個區域是負責調節情緒的。其他人的研究發現,女性的海馬（海馬是一個參與短期記憶和空間導向的腦區）相對男性的要大——女人們背了個不識地圖的壞名聲看來有些冤枉。男性相對於女性較大的腦區包括頂側皮層和杏仁核。頂側皮層負責處理感覺器官傳來的信號，也參與空間感知的過程。杏仁核則控制情緒和人的社會行為以及性行為。加州大學的神經生物學家Larry Cahill說：「（男性和女性腦的）同一個結構大小有差異很可能意味著它在功能的組織上也會有不同。」

Cahill發現性別的差異會影響到一些腦區的使用。在利用腦成像技術完成的實驗里，他要求男受試者或女受試者回憶前面看過的令他們激動的畫面。在完成這個任務的時候，所有受試者都動用了杏仁核這個腦區。杏仁核是一對杏仁大小的神經元團，它們也是邊緣系統的組成部分。但不同的是男性受試者在實驗過程中用的是右側杏仁核，而女性用的是左側杏仁核。而且男女受試者在回憶畫面時的側重也有所不同，男性側重於回顧要點而女性則更注重細節的表達。Cahill說，這就提示我們男性和女性的腦在處理帶有情緒因素的信息時所採用的機制是不一樣的。

腦在緩解疼痛時所採用的神經環路也許也存在這樣的性別差異。我們都知道，當遇到慢性疼痛時女性總是比男性往醫院跑得更勤快。當然，這種現象部分是由於女性可享有的醫療保健服務比男性多一些，但就算考慮了這個因素，還是有很充分的證據表明女性感受和經歷的疼痛要比男性多。這種疼痛感的性別差異在其他的動物身上也存在。科研人員在做實驗的時候發現通常雌性動物對疼痛比雄性動物更敏感，當然並非所有的實驗都體現了這種性別的差異。

喬治亞大學的Anne Murphy試圖揭示為什麼慢性疼痛對女性的影響比對男性的更大。她感興趣的是一個緩解疼痛的神經環路。這個環路把腦的兩個區域——中腦導水管周圍灰質 (PAG)和延髓頭端腹內側區(RVM)——跟脊髓連接起來。當疼痛激活這個神經環路並使其信號逐級放大後會導致腦啡肽的釋放。腦啡肽與阿片受體結合後就會抑制疼痛信號的繼續傳入。Murphy說道：「在人類和所有其他脊椎動物體內，這個神經環路是調節疼痛的福地，但是從來沒有人研究過它在雌性動物體內是怎樣組織的。」

雖然還不能下定論，但Murphy的研究已經得到了一些有趣的結果。雌性動物在中腦導水管周圍灰質 (PAG)和延髓頭端腹內側區(RVM)之間的神經連接比雄性動物的緻密，但是Murphy的研究結果卻表明雌性在抑制疼痛時並沒有激活這條神經通路。「很顯然雌性在感受疼痛的過程中並沒有使用這條通路，那它在雌性體內起什麼作用呢？雌性的這個結構為什麼比雄性的大許多呢？」 Murphy問道。但這個問題至今沒有答案。

加拿大麥吉爾大學的Jeff Mogil認為自己發現了雌性調節疼痛的神經通路——就算不是全部通路也至少是一部分。他在實驗中用化學藥物阻斷了小鼠中腦導水管周圍灰質和脊髓中特定的受體，然後他發現雄性小鼠在緩解疼痛時使用的是N-甲基－D－天冬氨酸(NMDA)受體，但雌鼠的疼痛抑制功能在阻斷這些NMDA受體時卻不受影響。 「這意味著雌鼠在緩解疼痛時使用的是另一條通路，不同於雄鼠使用的NMDA受體通路。」Mogil解釋道。

在小鼠身上進行的遺傳實驗讓Mogil懷疑雌性動物抑制疼痛的機制與一些雌性特有的變異的黑皮質素－1受體基因有關。黑皮質素－1受體基因的作用主要是調控毛髮和皮膚的顏色，但同時它也在中腦導水管周圍灰質 (PAG)內有表達。缺少其中一種變異黑皮質素－1受體基因的雌鼠表現為抑制疼痛的能力下降。在天生缺少黑皮質素－1受體基因的女性受試者（紅頭髮是缺少這個基因的人的特徵）身上也觀察到她們抑制疼痛能力下降的現象。但這種緩解疼痛的能力在缺少這個基因的男性身上卻不受影響，可能因為他們在緩解疼痛時使用的是NMDA受體通路。

要下結論說女性緩解疼痛就是通過黑皮質素－1受體通路還為時過早，但是如果女性和男性在緩解疼痛上真的是使用不同的神經傳導通路，這倒是可以很好地解釋為什麼阿片類鎮痛葯對男性和女性的治療效果會有不同。女性使用阿片類鎮痛葯納布啡的止痛效果要比用嗎啡好。相反地，嗎啡對男性的止痛效果很好，而納布啡甚至會增加男性的疼痛感。這些發現可能促使人們開發出更適合女性的新型鎮痛葯。對此Mogil倒是顯得很平靜，他說：「關於這些造成疼痛的性別差異的原因，至今還沒有一篇有足夠分量又毫無爭議的文獻可以給出定論，因此也還很難針對其中的任何一個差異點去開發藥物。」

心理健康研究也存在和痛覺研究同樣的問題，這是另一個在研究中會因性別差異而產生不同影響的領域。例如，女性被診斷為抑鬱症的人數是男性的大約兩倍，而通常女性腦中表達的5－羥色胺（一種與抑鬱症有關的神經遞質）的量只有男性的一半。今年初，瑞典卡羅琳斯卡醫學院的Anna-Lena Nordstr?m研究發現，女性比男性擁有更多的5－羥色胺受體，但回收5－羥色胺所必需的轉運蛋白卻比男性少。雖然這種分子組成上的差別並不能解釋為什麼女性更容易患抑鬱症，但Nordstr?m指出，男女間5－羥色胺轉運蛋白數量的差異很值得注意，因為百憂解（鹽酸氟西汀）這類抗抑鬱藥物正是針對5－羥色胺轉運蛋白起作用的，而且有證據表明，這些針對5－羥色胺類的抗抑鬱藥物比起針對其他神經遞質的藥物來說，對女性的療效更好。

男性比女性患抑鬱症的幾率小，但這並不意味著男人們就可以高枕無憂。男孩子更容易患上自閉症、抽動穢語綜合征、誦讀困難、口吃、注意缺陷障礙、早發性精神分裂症。美國馬里蘭大學的Margaret McCarthy認為一種叫前列腺素的類激素物質可能是與這些疾病相關的因素之一。前列腺素的作用有助於男性胎兒的腦在出生前後具備男性化的特徵，另外它也會引起炎症反應。因此McCarthy正在研究的問題是，會不會由於感染或某些藥物的影響使得前列腺素的作用發生了變化，從而導致炎症反應並使發育中的腦受到損害。

男性和女性在藥物濫用的行為表現上也有不同。也許由於社會方面的緣故，男性吸食可卡因的人數是女性的大約兩倍。然而一旦女性開始吸食可卡因，她們比男性更容易成癮而且在治療時的戒斷癥狀也比男性更嚴重。耶魯大學的Jane Taylor在其2007年的一項研究結果中提示，男性和女性在基因上存在的差異也許可以對此做出解釋。

除了正常的雌性小鼠和雄性小鼠，Jane Taylor還培育出基因型是雄性但帶有卵巢和基因型是雌性但帶有睾丸的兩種新型小鼠，並把這四種小鼠進行了比較。她發現基因型是雌性的小鼠比基因型是雄性的小鼠更容易對藥物成癮，而跟這些小鼠體內的性腺是什麼類型（睾丸或卵巢）沒有關係（該研究發表於Nature Neuroscience , vol 10, p 1398）。

密歇根大學的Jill Becker也發現了類似的現象。在她的實驗中，被摘除睾丸或卵巢的大鼠身上帶有一個自動注射給葯的裝置，只要它們探頭到正確的小洞里並使信號燈打開便會被注射一定劑量的可卡因。Becker發現雌鼠為了獲得更多的可卡因注射會比雄鼠更頻繁地打開信號燈。在給摘除卵巢的雌鼠補充雌激素後它們的可卡因攝入量甚至增加了將近三倍。這就意味著雌性和雄性基因型的動物對藥物成癮的易感性不同，如果再加上性激素的作用就會使得雌性動物更易成癮。（譯者註：此段翻譯與原文出入較大，系參考Jill Becker等人2007年發表的文獻。Behav Brain Res. 2007 Dec 3;184(2):174-84.）

後來的一些研究發現當女性體內雌激素水平較高而孕酮的水平較低時，可卡因對她們的作用效果更強。哥倫比亞大學醫學院的Suzette Evans正在進行一項臨床試驗研究，這項研究是想知道如果提高可卡因成癮的女性體內孕酮的水平是否會對她們的治療有所幫助。

雖然還有許多問題有待解決，但是就性別與腦結構和功能差異的研究所取得的成果來看，研製和開發更適用於女性的藥物是前景光明的。在這一切變為現實之前，人們還需要針對雄性和雌性腦的差異做大量的研究工作，畢竟從事這方面研究的人還是太少了。

這麼多的科學家在他們進行實驗特別是涉及到痛覺研究時排除掉雌性動物，這令曾揭示兩性在疼痛處理方面存在巨大差異的Mogil感到非常震驚。 「這很荒謬！」他說，「女性經歷更多疼痛的折磨，然而我們卻用雄性大鼠作為最基本的研究疼痛的模型。」從另一方面來說，這個領域是值得深入挖掘的。「每隔一兩年我們都會發表一些針對前人研究成果的文獻，指出他們的結論實際上只適用於雄性動物。我們不斷地給他們挑刺，因為他們完全弄錯了實驗材料。」 Mogil說道。

訛傳與誤解

遞給男人一張畫著曲里拐彎的街道的圖紙，他們就會告訴你怎麼走可以到達目的地。別以為女人沒有方向感，其實女人也一樣可以為你指路，只不過她們有自己的技巧。她們會給你指出具體的物理標識，比如麵包店、郵局、中國餐館……這些信息都存在她們腦袋裡一個叫海馬的地方呢。

女士們，請不要因為你的老公忘了你倆曾經在度蜜月的時候大吵特吵就責怪他遲鈍不堪。你能記住並不代表他也記得住。其實女人在記憶與情緒有關的事件方面確實要比男人強，因為她們腦袋裡的杏仁核就是比男人的更適合干這個。

俗話說三個女人賽過一百隻鴨子。噢，別當真。其實女人每天說的話跟男人說的一樣多，平均都是16000個辭彙。

男性的睾丸分泌睾酮使其保持男性特徵這毋庸置疑，但是你知道嗎，雌激素對男性胎兒腦的發育也是相當重要的。睾酮在男性大腦內被轉化為雌二醇，雌二醇可以和雌激素受體結合從而使其下丘腦朝「男性化」的方向發育。