Його мозок, її мозок // Ларрі Кехілл «Scisne?

1. Чоловічий і жіночий мозок
2. АНАТОМІЯ чоловічого І ЖІНОЧОГО МОЗКУ
3. вроджені схильності
4. В умовах стресу
5. Гіпокампі і СТРЕС
6. Загальна картина
7. Пол і психічні розлади
8. Огляд: ЧОЛОВІЧИЙ І ЖІНОЧИЙ МОЗОК
9. Пол і мозок
10. ДОМИСЛИ І ФАКТИ

Похмурим січневим днем ​​2005 р ректор Гарвардського університету Лоренс Саммерз (LawrenceSummers) заявив, що одна з причин слабкої представленості жінок в науці може полягати у вроджених особливостях їх головного мозку. Це зауваження з новою силою розпалило дискусію, розпочату понад століття тому. З тих пір як вчені виявили, що розміри головного мозку у жінок кілька меньш, ніж у чоловіків, вони спробували використовувати цей факт для обґрунтування розумового переваги представників сильної статі.

Аж до сьогоднішнього дня нікому ще не вдавалося показати, що анатомічні відмінності позбавляють жінок можливості досягати видатних успіхів в математиці, фізиці або технічних дисциплінах. Більш того, було встановлено, що головний мозок чоловіків і жінок має багато спільного. Однак за останні десятиліття дослідники виявили і ряд істотних відмінностей структурної, біохімічної і функціональної організації мозку у представників різної статі. Вони представляють не тільки теоретичний інтерес, але і допомагають, наприклад, пояснити, чому чоловіки частіше за жінок цікавляться літаками і футболом, а також означають, що для лікування хворих обох статей, які страждають такими порушеннями, як депресія, наркоманія, шизофренія і посттравматичний стресовий розлад ( ПТСР), можливо, потрібні неоднакові терапевтичні підходи.

Чоловічий і жіночий мозок

Ще недавно нейробіологи вважали, що статеві відмінності в будові головного мозку обмежуються структурами, відповідальними за статеву поведінку і спаровування. У 1966 р в журналі Scientific American з'явилася стаття «Статеві відмінності головного мозку», в якій Сеймур Левін (SeymourLevine) зі Стенфордського університету аналізував роль статевих гормонів у розвитку реакцій, характерних для статевої поведінки самців і самок щурів. У статті йшлося тільки про гіпоталамусі, невеликий структурі в підставі головного мозку, яка регулює вироблення гормонів і контролює харчове, статеве і деякі інші основні форми поведінки. Під впливом поглядів Левіна сформувалося ціле покоління нейробіологів, що повірили в те, що статеві відмінності в будові мозку відносяться головним чином до гіпоталамусу і позначаються на виробленні статевих гормонів і статевій поведінці.

Сучасні вчені від цього уявлення відмовилися. Отримано численні дані, що свідчать про вплив статевого фактора на найрізноманітніші аспекти пізнання і поведінки: пам'ять, емоції, зорове і слухове сприйняття, впізнавання і стрес. Прорив в цій галузі знань стався 5-10 років тому, коли за допомогою безкровних методів візуалізації - позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) і функціональної магнітно-резонансної томографії (МРТ) - стало можливим вивчати мозок живої людини.

АНАТОМІЯ чоловічого І ЖІНОЧОГО МОЗКУ

Дослідження дозволили виявити статеві відмінності в будові цілого ряду структур, розташованих в різних частинах мозку. Так, наприклад, Джилл Голдстейн (JillM. Goldstein) з Гарвардської медичної школи використовувала МРТ для визначення розмірів багатьох коркових і підкіркових областей. Крім іншого вона виявила, що деякі зони лобової кори, відповідальні за вищі когнітивні функції, а також ділянки лімбічної кори, які беруть участь у розвитку емоційних реакцій, у жінок більше, ніж у чоловіків. Зате у останніх краще розвинені частини тім'яної кори, які беруть участь в сприйнятті простору, і мигдалина - структура, чутлива до інформації, яка будить емоції і викликає серцебиття і викид адреналіну в кров. Відмінності в розмірах цих структур, а також інших відділів головного мозку досить відносні.

Інші дослідники спробували виявити анатомічні відмінності між чоловічим і жіночим головним мозком на клітинному рівні. Наприклад, Сандра Уітелсон (SandraWitelson) з Університету Макмастера показала, що для жіночого мозку характерна більш висока щільність нейронів в зонах скроневої кори, пов'язаних з переробкою і розумінням мовної інформації. Підрахувавши число нейронів в посмертних зразках мозкової тканини, дослідниця виявила, що в двох з шести шарів кори щільність нейронів на одиницю об'єму тканини у жінок вище, ніж у чоловіків.

Всі описані анатомічні відмінності в значній мірі обумовлені різним рівнем активності статевих гормонів, що впливають на мозок людини під час його внутрішньоутробного розвитку. Ці стероїди визначають формування нервових зв'язків у мозку плоду, що розвивається і впливають на будову і нейронну щільність його різних утворень. Цікаво, що у тварин найбільша кількість рецепторів статевих гормонів в мозку відзначається в тих областях, які, за даними Голдстейн, найбільш розрізняються розмірами у чоловіків і жінок. Така кореляція між розмірами мозкових структур у дорослих особин і активністю статевих стероїдів у плода змушує припустити, що деякі статеві відмінності пізнавальної функції не служать наслідком культурних впливів або гормональних зрушень під час статевого дозрівання організму, а носять суто вроджений характер.

вроджені схильності

Припущення про те, що деякі статеві відмінності в організації головного мозку формуються задовго до того, як дитина зробить свій перший в житті вдих, підтверджуються і рядом поведінкових досліджень. Психологам давно відомо, що маленькі хлопчики і дівчатка воліють абсолютно різні іграшки. Перші тяжіють до м'ячам і машинкам, другі, як правило, вибирають ляльок. Але питання про те, чим визначаються такі схильності (культурою або вродженої біологією головного мозку), довгий час залишався без відповіді.

Зелені мавпи воліли ті ж іграшки, що і маленькі дівчатка і хлопчики: самці проводили більше часу за грою з машинками, а самки - з ляльками. Можливо, переваги, які виявляються при виборі іграшок дітьми, можуть мати біологічну природу.

Розібратися в ситуації спробувала Мелісса Хайнз (MelissaHines) з Лондонського міського університету і Джеріенн Александер (GerianneM. Alexander) з Сільськогосподарського і політехнічного університету Техасу, які вивчали мавп. Групі зелених мавп вчені пропонували широкий вибір іграшок: ганчіркові ляльки, візки, книжки з картинками і т. Д. Вони виявили, що самці більше грають з «чоловічими» іграшками, а самки - з предметами, яким зазвичай віддають перевагу дівчатка. За грою з такими безстатевими предметами, як книжки з картинками, тварини обох статей проводили однаковий час.

Можна припустити, що переваги дітей різної статі при виборі іграшок частково визначаються вродженими біологічними відмінностями. Уподобання, як і статеві відмінності анатомічної організації головного мозку, очевидно, сформувалися в процесі еволюції під впливом природного відбору. У розглянутому випадку особини чоловічої статі (як хлопчики, так і самці мавп) воліли предмети, які легко переміщати в просторі і можна використовувати для гучних рухливих ігор. Резонно припустити, що такі якості пов'язані з формами поведінки, корисними для полювання і забезпечення безпеки партнера. Можливо, іграшки, бажані самками мавп і дівчатками, допомагають їм опановувати навичками, які згодом знадобляться їм при догляді за дитинчатами.

Дещо інший підхід для з'ясування природи поведінкових статевих відмінностей використовував в своєму дослідженні Саймон Барон-Коен (SimonBaron-Cohen) з Кембриджського університету. Він показав, що однорічні дівчинки проводять більше часу, спостерігаючи за своїми матерями, ніж хлопчики того ж віку. А коли малюкам пропонували фільми, дівчатка віддавали перевагу кадрам, де демонструвалися людські обличчя, а хлопчики - зображення автомобілів.

В умовах стресу

Статеві відмінності біохімії і будови головного мозку впливають на те, як чоловіки і жінки реагують на оточення або згадують стресові події. Знову звернімося до мигдалині. Голдстейн встановила, що у чоловіків вона більша, ніж у жінок. У самців щурів нейрони утворюють в цій області мозку більш численні зв'язки, ніж у самок. Можна було б припустити, що ці анатомічні особливості визначатимуть і неоднаковий характер реакцій на стрес у самців і самок.

Для перевірки даного припущення Катаріна Браун (KatharinaBraun) з Університету Отто фон Геріке в м Магдебург (Німеччина) розлучила нещодавно народилися дитинчат дегу з матерями. Для цих невеликих південноамериканських гризунів, схожих на пацюків і живуть в природі численними колоніями, навіть короткочасна ізоляція від родичів може обернутися стресом. Потім вчені виміряли концентрацію серотонінових рецепторів в різних областях головного мозку молодих звірків. Серотонін - нейротрансмиттер, який грає ключову роль в емоційному поведінці тварин і людини. (Терапевтична дія препарату прозак, наприклад, засноване на його здатності підсилювати активність серотоніну.)

У період ізоляції дитинчата дегу могли чути голосові сигнали матері. Було показано, що така слухова інформація підвищувала концентрацію серотонінових рецепторів в мигдалині самок і знижувала їх концентрацію у самців. Хоча отримані дані важко екстраполювати на поведінку людини, можна припустити, що якщо подібні процеси відбуваються і у дітей, тривога, пов'язана з розлукою з матір'ю, по-різному впливає на емоційний стан хлопчиків і дівчаток. Якщо ми хочемо зрозуміти, чому, наприклад, тривожні розлади набагато частіше зустрічаються у дівчаток, ніж хлопчиків, необхідність в проведенні подібних експериментів стає очевидною.

Гіпокампі і СТРЕС

У самців і самок щурів гіпокамп по-різному реагує і на гострий, і на хронічний стрес.

гострий стрес

Як показала Трейсі Шорз, короткочасний стрес викликав збільшення щільності дендритних шипиків (ділянок дендрита, які отримують збудливі сигнали від інших нейронів) в гіппокампальних нейронах у самців і її зниження у самок. Оскільки гіпокамп бере участь в процесах навчання і пам'яті, передбачається, що гострий стрес викликає анатомічні зміни, що полегшують процес навчання у самців і погіршують його у самок.

хронічний стрес

Навпаки, тривалий стрес підвищує уразливість гіпокампу самців до несприятливих зовнішніх взаємодій. Коли щурам, що знаходяться в стані такого стресу, вводили нейротоксин, найбільш серйозні пошкодження відзначалися в гіпокампі самців (мікрофотографіівнізу).

Ще однією структурою, чиє будова і реакції на стрес розрізняються у представників різної статі, є гіпокамп (область мозку, що бере участь в зберіганні слідів пам'яті і в просторовому картировании навколишнього світу). За допомогою методів нейровізуалізації було показано, що у жінок гіпокамп крупніше, ніж у чоловіків. Таке анатомічне відмінність може бути пов'язане з особливостями навігації. Результати численних досліджень вказують на те, що чоловіки визначають маршрути пересування головним чином за рахунок оцінки відстаней і орієнтації в просторі, а жінки - з допомогою наземних орієнтирів. Цікаво, що подібні статеві відмінності виявлені і у щурів. Самці відшукують вихід з лабіринту, використовуючи дірекціональную і позиційну інформацію, а самки - завдяки доступним орієнтирів.

Навіть нейрони гіпокампу у самців і самок щурів поводяться по-різному. Так, Дженіс Джураска (JaniceM. Juraska) з Університету штату Іллінойс показала, що приміщення гризунів в так звану збагачену середу (клітини з іграшками і декількома родичами для спілкування) надавало неоднаковий вплив на структуру гіппокампальних нейронів самців і самок. У останніх такий досвід викликав утворення додаткових гілочок на дендритних дереві нейронів - розгалуженої мережі відростків, які отримують сигнали від інших нервових клітин. Можливо, така зміна відображає збільшення числа нейронних контактів, що, в свою чергу, пов'язано з формуванням слідів пам'яті. У самців же збагачена середовищі або не впливала на стан дендритного древа, або навіть злегка зменшувала його гіллястість.

Однак в умовах гострого стресу самці щурів навчаються краще, ніж самки. Трейсі Шорз (TraceyJ. Shors) з Університету Рутгерса виявила, що вплив на хвіст тварин серії електроболевих стимулів покращувало виконання експериментального завдання самцями щурів і збільшувало у них щільність дендритних зв'язків. Самки в умовах стресу гірше справлялися із завданням, а щільність їх дендритних зв'язків зменшувалася.

Хоча під впливом гострого стресу функції гіпокампа у самок погіршуються, в умовах хронічного стресу ця структура, схоже, виявляє у них набагато більшу пластичність, ніж у самців. Черіл Конрад (CherylD. Conrad) з Університету штату Арізона обмежував рухливість пацюків, поміщаючи їх на 6 годин на тісну клітку. Потім учений визначав вразливість гіппокампальних нейронів тварин до дії нейротоксин (це стандартна процедура, призначена для оцінки впливу стресу на нервові клітини). Було виявлено, що хронічне знерухомлених збільшувало сприйнятливість гіппокампальних нейронів до токсину у самців і не впливало на чутливість до нього нервових клітин самок. Результати дослідження вказують на те, що тканини головного мозку самок володіють більшою стійкістю до дії хронічного стресу, ніж самців. До сих пір не ясно, які фактори захищають гиппокампального нейрони від згубного впливу хронічного стресу, але деякі дослідники вважають, що не останню роль в цих процесах відіграють статеві гормони.

Загальна картина

Вивчаючи нейрофізіологічні механізми сприйняття і спогади стресових подій, я виявив відмінності в процесах утворення слідів пам'яті на хвилюючі інциденти у чоловіків і жінок (як відомо, у тварин ці процеси пов'язані з активацією мигдалини). В одному з перших експериментів ми демонстрували добровольцям серію фільмів, що містили сцени насильства, і за допомогою ПЕТ оцінювали активність їх головного мозку. Через кілька тижнів ми запитали їх про те, що їм вдалося запам'ятати.

Було виявлено, що число фільмів, зміст яких могли згадати випробовувані, корелювало з рівнем активності мигдалини під час їх перегляду. Пізніше я помітив щось дивне: в деяких дослідженнях спостерігалося підвищення активності мигдалини тільки в правій півкулі мозку, а в інших - тільки в лівому. Через деякий час я здогадався, що в дослідах, де спостерігалася активація правої мигдалини, брали участь виключно випробовувані чоловічої статі, а в тих, де активізувалася лівий мигдалик, - тільки жінки. Ці відмінності в процесах формування пам'яті на хвилюючі події пізніше були продемонстровані ще в трьох дослідженнях.

Але чому виникають такі розбіжності? Ми звернулися до однієї з теорій столітньої давності, згідно з якою права півкуля мозку займається переробкою інформації, пов'язаної з істотними аспектами ситуації, а ліве - з її більш дрібними деталями. Якщо теорія вірна, міркували ми, то препарати, що пригнічують активність мигдалини, повинні погіршувати здатність до спогаду суті хвилюючих подій у чоловіків і їх подробиць - у жінок.

Коли чоловікам і жінкам пред'являли слайди негативного змісту, активність мигдалини (структури мозку, відповідальної за пам'ять на емоційні події) була різною. Під час перегляду у чоловіків активізувалася права мигдалина, а у жінок - ліва. Дослідники показали, що статеві відмінності в активності мигдалини пов'язані з особливостями запам'ятовування емоційного події.

ПЕТ-скани свідчать про те, що серотонін виробляється в головному мозку чоловіків швидше, ніж у жінок. Оскільки він впливає на настрій, жінки страждають депресією частіше, ніж чоловіки.

Одним з таких препаратів є бета-блокатор пропранолол. Він пригнічує активність адреналіну і норадреналіну, пригнічуючи тим самим активність мигдалини і погіршуючи спогад хвилюючих подій минулого. Ми дали препарат випробуваним чоловічої і жіночої статі, а потім продемонстрували їм короткий відеофільм про маленького хлопчика, який потрапив в біду під час прогулянки з матір'ю. Подальший опитування показало, що пропранолол послабив здатність чоловіків згадати суть історії, т. Е. Що хлопчик потрапив під колеса автомобіля. У жінок прийом ліків погіршив пам'ять на незначні деталі фільму. Наприклад, вони не могли розповісти, що в руках у хлопчика був футбольний м'яч.

У подалі дослідженнях ми виявило, что полушарние Відмінності в реакціях чоловіків и жінок на хвілюючу інформацію проявляються почти міттєво. Випробовувані, яким показували фотографії неприємного змісту, реагували на них всього через 300 мсек коротким спалахом електричної активності мозку. У чоловіків вона була сильніше виражена в правій півкулі мозку, а у жінок - в лівому. Таким чином, статеві полушарние відмінності процесів переробки мозком інформації проявляються вже через 300 мсек після її сприйняття, т. Е. Задовго до того, як випробовувані починають свідомо інтерпретувати побачене.

Виявлені закономірності можуть мати відношення до лікування ПТСР. Як раніше показав Густав Шеллінг (GustavSchelling) з Університету Людвіга Максиміліана (Німеччина), пропранолол і подібні до нього препарати послаблюють пам'ять на травматичні ситуації. Прийнявши до уваги результати наших досліджень, вчений виявив, що бета-блокатори знижують пам'ять на травматичні події у жінок, але не у чоловіків.

Пол і психічні розлади

ПТСР - не єдине психічне порушення, по-різному проявляється у жінок і чоловіків. У дослідженні, проведеному методом ПЕТ Мірко Діксічем (MirkoDiksic) з Університету Макджілл, було виявлено, що у чоловіків вироблення серотоніну в середньому на 52% вище, ніж у жінок. Можливо, тут і криється причина більш високу схильність жінок депресії (адже це розлад лікують препаратами, що підвищують концентрацію серотоніну).

Огляд: ЧОЛОВІЧИЙ І ЖІНОЧИЙ МОЗОК

Схожа картина спостерігається і при наркоманії. У цьому випадку головною дійовою особою є дофамін - нейротрансмиттер, що відповідає за виникнення почуття задоволення після прийому наркотику. Вчені виявили, що у самок щурів естроген підсилює вивільнення дофаміну в мозкових областях, що беруть участь в регуляції поведінки, пов'язаного з пошуком наркотичних речовин. Крім того, було встановлено, що цей гормон викликає довгострокові ефекти, змушуючи самок щурів продовжувати пошуки кокаїну навіть через кілька тижнів після його останнього прийому. Відмінності в сприйнятливості до психічних стимуляторів (наприклад, кокаїну і амфетаміну) дозволяють пояснити більш швидкий розвиток у жінок наркотичної залежності.

Деякі аномалії мозку, відповідальні за розвиток шизофренії, у чоловіків і жінок мають різну природу. Рубен і Ракель Гур (Ruben and Raquel Gur) з Пенсільванського університету вивчають статеві відмінності будови і функцій мозку вже багато років. В одній зі своїх робіт вони вимірювали розміри орбитофронтальной кори (області мозку, що бере участь в регуляції емоцій) і порівнювали їх з розмірами мигдалини (яка відає виникненням емоційних реакцій). Вчені виявили, що у жінок співвідношення розмірів орбитофронтальной кори і мигдалини значно вище, ніж у чоловіків.

Потім дослідники показали, що у хворих на шизофренію таке співвідношення порушено. У жінок, які страждають на шизофренію, воно значно нижче, ніж у їхніх здорових ровесниць, а у хворих чоловіків - вище, ніж у здорових випробовуваних того ж статі і віку. Задовільного пояснення цим фактам поки немає. Зрозумілим є одне: жінки і чоловіки хворіють на шизофренію по-різному, і її лікування, можливо, має проводитися з урахуванням статі пацієнтів.

Пол і мозок

У доповіді Національної академії наук США (2001 рік), присвяченому статевих відмінностей в стані здоров'я громадян, говориться: «Статева приналежність - одна з найважливіших характеристик людини, яку необхідно враховувати при плануванні та аналізі досліджень в біомедицині та інших областях науки, пов'язаних зі здоров'ям ».

Ідентифікація всіх статевих відмінностей будови і функцій мозку, а також розуміння їх впливу на пізнавальні здібності і психічне здоров'я людей - справа далекого майбутнього. Але вже сьогодні нейробіологам ясно, що відмінності зачіпають не тільки гіпокамп і статеву поведінку. Дослідникам не завжди вдається знайти кращий підхід до вивчення впливу статі на мозок, поведінку і реакції людини на лікарські препарати. Але з кожним роком традиційне уявлення про те, що чоловіки і жінки влаштовані майже однаково, знаходить серед вчених все менше прихильників.

ДОМИСЛИ І ФАКТИ

На початку цього року ректор Гарвардського університету Лоренс Саммерз заявив, що більше успішна діяльність чоловіків на терені науки, ніж жінок, може бути пов'язана з особливостями будови головного мозку.

Однак ніяких переконливих свідчень про зв'язки між анатомією мозку і розумовими здібностями людей до сих пір ніхто не почув. Стандартні тести з оцінки загального рівня інтелекту випробовувані обох статей виконують приблизно однаково: в одних більш високих показників домагаються жінки, в інших - чоловіки. І хоча нейробіологи вже виявили безліч статевих відмінностей в будові і активності головного мозку, говорити про те, що вони можуть впливати на успіхи в науці, не доводиться.

Не виключено, однак, що головний мозок чоловіків і жінок проявляє свою інтелектуальну силу трохи по-різному. Так, наприклад, Річард Хайер (RichardHaier) спробував вивчити кореляцію між обсягом сірої і білої речовини в різних відділах головного мозку і виконанням випробуваними різної статі тестів за оцінкою рівня інтелекту. Сіра речовина, як відомо, складається з тіл нервових клітин і відповідає за переробку інформації в головному мозку, а біле - утворено головним чином аксонами, за якими нейрони передають сигнали. Вчені виявили зв'язок між обсягом сірої і білої речовини і результатами виконання тестів у випробовуваних обох статей, але структури мозку, щодо яких була виявлена ​​ця кореляція, у чоловіків і жінок були різними.

Іншим дослідникам відтворити ці результати поки не вдалося. Але якщо навіть це і станеться, перед вченими і раніше буде стояти одвічне питання: а чи не чи відображають відмінності всього-на-всього особливості жіночого і чоловічого підходу до вирішення проблем?

Про автора:
Ларрі Кехілл (LarryСahill) працює на факультеті нейробіології і поведінки Каліфорнійського університету в Ірвіні. Вивчає процеси пам'яті і навчання у піщанок.

джерело: «У світі науки»