Половой диморфизм головного мозга или почему мальчик хочет стать девочкой ч.1

Морфология половой самоидентификации

Так случилось, что наш вид Homo Sapiens состоялся, развился и выжил, сохраняя половой диморфизм. Другими словами разделяясь по форме на два пола — мужчин и женщин (морфология, греч. morphe — форма + logos — наука). Не вдаваясь в подробности, по-видимому так было эффективнее или правильнее. На уроках биологии в школе, кто помнит, нам рассказывали, что есть первичные и вторичные половые признаки. Как минимум. Определяются строго генетически, задолго до рождения (еще в т.н. пренатальном или внутриутробном периоде) набором хромосом в оплодотворенной яйцеклетке, дальнейшем развитием и строением наружных половых органов, а затем с наступлением полового созревания и всем остальным — маскулинизацией или феминизацией скелета, телосложением и прочим.

Настаивают, что есть еще третичные — т.н. социокультурные, поведенческие. Эти самые различия ролей и моделей поведения — что пристало одному полу, никак не ожидают от другого. Кстати, именно размытие четких границ третичных половых признаков последние десятилетия является такой жаркой темой публичного обсуждения или осуждения… Не сложно догадаться, чем обусловлены первичные отличия — тут с морфологией всё ясно — чистая анатомия. С вторичными вроде тоже, — они не участвуют непосредственно в половом размножении, но могут определять предпочтения в выборе полового партнера. И здесь главную роль играет уровень половых гормонов, также рецепторов к ним на органах-мишенях, и ряд косвенных признаков обусловленных всем этим.

Самое интересное начинается с половой самоидентификации на уровне сознания, модели поведения и психики. Тут уже подключается головной мозг.

Лобные доли префронтальной коры - управление сложными моделями поведения

Лобные доли префронтальной коры — управление сложными моделями поведения

Нечеткость границ именно тут является причиной целого ряда гипотез, небезынтересных  психоаналитических догадок, а иногда даже забавных фантазий. Действительно, почему это вдруг, обнаружив у себя первичные мужские половые признаки, тем не менее, некоторые в своем сознании устойчиво себя идентифицируют с противоположным полом. «Мальчик» очень сильно хочет быть как «девочки». Он не просто хочет дружить с девочками, а постоянно сверяя себя с ними, скорее им завидует. Друзья своего пола ему безразличны, как минимум, а то и откровенно их избегает (взаимно кстати), а среди девочек он оживляется, ведет себя как в своей тарелке, они его охотно принимают в свой круг, также, малоосознавая, перепроверяют его поведение, насколько оно тождественно полу. Вся эта его порой излишняя ранимость, пугливость, недрачливость вызывает раздражение, а то и презрение со стороны однополых сверстников. И «девочка» хочет быть как «мальчики». Не бегать по двору с мальчиками, а именно обладать всеми присущими им свойствами.

Это возможно потом будут операции по смене пола, пластика наружных половых органов, вероятнее всего пожизненный прием половых стероидов и в одном и в другом случае, а пока это лишь, как принято говорить, навязчивое ощущение иной половой самоидентификации. Если бы это можно было объяснить исключительно и только уровнем половых гормонов…

Половой диморфизм головного мозга

Мысли, сознание, мотивы, которые формируют модели поведения, наверно все таки рождаются и существуют в головном мозге. Сколько бы тот мальчик или девочка не смотрели на себя в зеркало, половая самоидентификация, как показывает статистика в виде наверно десятков тысяч (если не больше) трансгендеров по всему миру, основывается не только на различной морфологии наружных половых органов. Она не возникает в момент оплодотворения яйцеклетки, когда становится известно какой набор хромосом (XX или XY) в ней оказался. Все еще нечем хотеть быть мальчиком или девочкой. Со временем в мозге вероятнее всего должна возникнуть (или не возникнуть) какая-то опора.

До определенных сроков внутриутробного развития бывает порой  трудно отличить строение наружных половых органов плода, мальчик это или девочка.

Гениталии плода мужского и женского пола

Гениталии плода женского и мужского пола на 11-й неделе

Да и после рождения первое время дети отнюдь не так уж чрезвычайно обеспокоены своей половой принадлежностью, разве что подталкиваемые взрослыми.

С момента оплодотворения запускается сложный процесс закладки, развития и созревания многочисленных органов и систем. Называется это эмбриогенез. У человека изучен достаточно подробно, однако все равно пока еще есть некоторые вопросы без ответов.

В процессе эмбриогенеза происходит пролиферация клеток (деление, удвоение и увеличение массы ткани), их дифференцирование — из стволовых однотипных эмбриональных клеток вдруг со временем появляются очень специфические, не похожие друг на друга ни строением, ни функциями клетки. Нейроны будущего мозга, эпителий, хрящевая и костная ткань. Все это происходит с участием и под управлением генома, полученного зародышем от матери и отца. Т.е. кажется, что имеется некий четко прописанный план — информация, записанная в виде  последовательности кодов молекулы ДНК. Он находится в каждой клетке с ядром без исключения — это наш геном. Весь организм следует ему и как бы из него, постоянно сверяется с этим замыслом и заключенной в нем информацией о собственной морфологии и косвенно, с обратной связью, о функциях.

Самое любопытное здесь может оказаться в том, что с геномом то будет все в порядке, а вот с реализацией и воплощением информации из него в структуру анатомии и функционирование клеток и тканей (нас интересует в первую очередь головной мозг) бывает случаются самые разные трансформации. Так как они происходят не в самих генах (участках спирали молекулы ДНК), а как бы условно уже над ними. Т.е. это доступность сведений из тех или иных генов для считывания, дальнейшая обработка, разрезание, сшивание, выбрасывание «лишних» кусков — все это получило название эпигенез или эпигенетическая трансформация.

Теперь нам понятно хотя бы на бытовом уровне, что самые фундаментальные признаки и качества мы унаследовали генетически, а дальнейшее их «воплощение», настройка и реализация осуществляется эпигенетически. И вот здесь может происходит много всего интересного на уровне биохимии клеток любых органов и тканей. Но нам все же любопытны нейроны головного мозга, которыми большинство из нас все таки пытается думать, иногда даже небезуспешно…

Головной мозг мужчины и женщины, оказывается, имеет тоже свои половые отличия на уровне плотности нейронов в различных отделах и характера связей. (1)

Известны следующие отличия головного мозга мужчин от головного мозга женщин. Например в среднем мозг мужчин по объему несколько больше женского, — 1260 см3 и 1130 см3 соответственно. (2)  И по весу мужской мозг слегка больше женского — на 11-12%, тогда как средние размеры головы мужчины больше на 2%. (3) Половой диморфизм мозга особенно очевиден при сравнении коры полушарий. Отношение объема серого вещества, (непосредственно нервных клеток мозга) ко всему мозгу — у женщин её больше, особенно в лобных долях и паралимбических областях (что за что отвечает тема отдельной статьи, не в этот раз). У мужчин объем коры больше в медиофронтальной области, больше по размеру миндалины (часть лимбической системы — оценка угрозы, страх), гипоталамус. Соотношение связей между нейронами и числом самих нейронов также существенно различается у мужчин и женщин. (4) Мужчины имеют примерно в 6,5 раз больше нейронов (серого вещества) чем женщины, тогда как женщины имеют примерно в 10 раз больше плотности связей (белого вещества) между нейронами. В мозге женщин лучше организованы ассоциативные связи между различными областями коры, скоплениями нервных клеток — т.н. ядрами, структурами лимбической системы (эмоции в числе прочего) и т.д. Хотя объем серого вещества в среднем  у женщин меньше чем у мужчин, эти нейроны в головном мозге упакованы плотнее друг к другу и занимают меньший объем. В ряде исследований оказывалось даже, что их число было примерно на 12% больше чем в среднем у мужчин. (5)

Это так, самая малая часть примеров отличия мозга женщины от мозга мужчины. На самом деле монографий и обзоров на эту тему написано уже очень много. А если учитывать еще известные функции у разных по объему, плотности и связям областях мозга мужчин и женщин, то можно прийти к интересным выводам, о которых чуть позже.

Мозг транссексуала

В числе структур головного мозга, обладающих заметным половым диморфизмом мы находим те, в которых обнаруживается более высокий уровень рецепторов к половым гормонам. Особенно в критические периоды развития мозга. Этот факт может послужить опорой для понимания как в буквальном смысле половые стероиды «вылепливают» тропные (чувствительные) к ним области головного мозга. (6)

Рецепторы — это по сути особые белки расположенные на поверхности нейронов. Они нацелены на захват «сигнала», которым для них является молекула полового гормона (тестостерон, эстроген и др.). Их число и плотность регулируется все тем же эпигенетическим механизмом, ничего нового.

Профессор Дик Свааб — нейробиолог, специализирующийся на исследовании головного мозга, с коллегами настаивают, что сексуально-ориентированое поведение, как и его различные отклонения, находят свое структурно-морфологическое объяснение и подтверждение. (7) С точки зрения анатомии головного мозга обращает на себя внимание диморфизм строения ложа ядра концевой пластинки — скопление нервных клеток у медиального края внутренней капсулы (bed nucleus stria terminalis, BnST).

Концевая полоска и ложе ядра на поперечном разрезе головного мозга

Концевая пластинка и ложе ядра на поперечном разрезе головного мозга

На сегодня пока мало известно об этой области, но по имеющимся данным её связывают с оценкой (переоценкой?) угрозы, возможно с вынужденной сверхбдительностью  в связи с длительным ощущением опасности, тревоги. По-видимому скопление нейронов тут каким-то образом индексирует угрозы из окружающей среды. (8) Поэтому не удивительно, что она также принимает участие в ответе на стресс со стороны гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. (9) И еще что любопытно, эта область мозга опосредованно, через орбито-фронатльную зону коры, вовлечена в реакцию подавления активности у детей в ответ на потенциальную угрозу. (10) Вероятнее всего какой-то архаичный аналог замирания у некоторых млекопитающих в условиях критичных для угрозы жизни. Иными словами, ребенок вместо того, чтобы, не испытывая чувство тревоги или страха, раскрыться, обратить весь свой интерес наружу к познанию этого мира, может оказаться подавлен ощущением какой-то внешней угрозы. Возможно на наш взгляд она может показаться мнимой, но для его мозга она абсолютно реальна. Психологи это иногда называют «социальное поражение» (social defeated stress). Термин обозначает ситуацию социального проигрыша в борьбе за жизненное пространство, когда утрачивается возможность к удовлетворению каких-то жизненно-важных потребностей, будь то пища, или стремление развивающегося мозга к социальным контактам, обретению того самого эмоционального отклика, нуждаемости в поощрении и пр.

Так что же интересного в этой маленькой области мозга в контексте затронутой темы полового диморфизма головного мозга и соответствующих моделей поведения?

Продолжение…

Источники

  1. 1. Zaidi Z.F. Gender Differences in Human Brain: A Review // Open Anat. J. 2010. Т. 2. С. 37–55.
  2. Cosgrove KP, Mazure CM, Staley JK. Evolving knowledge of sex differences in brain structure, function, and chemistry. Biol Psychiatry 2007; 62: 847-55.
  3. Ho KC, Roessmann U, Straumfjord JV, Monroe G. Analysis of brain weight. II. Adult brain weight in relation to body height, weight, and surface area. Arch Pathol Lab Med 1980; 104(12): 640-5)
  4. Allen JS, Damasio H, Grabowski TJ, Bruss J, Zhang W. Sexual dimorphism and asymmetries in the gray-white composition of the human cerebrum. NeuroImage 2003; 18: 880-94.
  5. Witelson SF, Glezer II, Kigar DL. Women have greater density of neurons in posterior temporal cortex. J Neurosci 1995; 15: 3418- 28.
  6. Goldstein JM, Seidman LJ, Horton NJ, et al. Normal sexual dimorphism of the adult human brain assessed by In vivo Magnetic Resonance Imaging. Cereb Cortex 2001; 11(6): 490-7
  7. Swaab D.F. Sexual differentiation of the brain and behavior // Best Pr. Res Clin Endocrinol Metab. 2007. Т. 21. № 3. С. 431–444.
  8. Somerville L.H., Whalen P.J., Kelley W.M. Human bed nucleus of the stria terminalis indexes hypervigilant threat monitoring. // Biol. Psychiatry. 2010. Т. 68. № 5. С. 416–24.
  9. Choi D.C. и др. Bed nucleus of the stria terminalis subregions differentially regulate hypothalamic-pituitary-adrenal axis activity: implications for the integration of limbic inputs. // J. Neurosci. 2007. Т. 27. № 8. С. 2025–34.
  10. AS Fox, SE Shelton, TR Oakes, AK Converse R.D.N.K. Orbitofrontal Cortex Lesions Alter Anxiety-Related Activity in the Primate Bed Nucleus of Stria Terminalis // J Neurosci. 2010. Т. 30. № 20. С. 7023–7027.

Половой диморфизм головного мозга или почему мальчик хочет стать девочкой ч.1: 4 комментария

  1. Сергей

    В статье есть грубые ошибки. Например: «Мужчины имеют примерно в 6,5 раз больше нейронов (серого вещества) чем женщины, тогда как женщины имеют примерно в 10 раз больше плотности связей (белого вещества) между нейронами.»

    Это совершенно неверно, и я подробно разберу эту ошибку. Для начала надо сказать, что ни по ссылкам 4 и 5, ни по другим таких данных нет. Однако история этого мифа известна. Есть вот такая работа: http://www.imaginggenetics.org/PDFs/2005_Haier_NeuroImage_SexdiffIQ.pdf
    А в ней есть кусочек: «With respect to voxel types, men had roughly 6.5 times the number of GM voxels identified as related to intellectual functioning as did women, and women had roughly nine times more WM voxels than did men.»

    Вот откуда взялись эти «в 6.5 раз» и «примерно в 10 раз». Вот только речь тут идет не о количестве нейронов и белого вещества в целом. Написано, что у мужчин в 6.5 раз больше вокселей серого вещества, которые имеют отношение к FSIQ (результаты текста на IQ), а у женщин в 9 раз больше вокселей белого вещества, которое имеет отношение к тому же.

    Но даже если бы мы не искали работу – все равно эти данные нереальны, надо совсем ничего не смыслить в нейрофизиологии и нейроморфологии, чтобы поверить, будто бы у женщин может быть в 6.5 раз меньше нейронов, зато в 10 раз больше белого вещества.
    Кроме того это одно довольно редкое исследование, результаты которого пока не воспроизводились другими исследовательскими группами. Может, оно и вовсе не подтвердится в дальнейшем.

    1. Дмитрий Кран Автор записи

      Сергей, спасибо за интерес. Вы упомянули о «грубых ошибках» во мн.ч. и привели одну на ваш взгляд, которая вряд ли меняет основной смысл. По ссылкам 4 и 5 почитайте статьи полностью, не только краткий abstract и просмотрите референс внимательней. Если найдете «грубые ошибки» мы с вами вместе высмеем и обвиним авторов в их ошибочных выводах. Возможно именно вы поможете этим и другим ученым в дальнейшем избежать неверной ассоциации GM voxels с нейронами.
      Мне тоже с трудом верится в такую драматическую разницу, но решил оставить в числе прочих признаков. Статья, если вы обратили внимание, о половой самоидентификации, её становлении и возможной связи с половым диморфизмом. Об этом говорят сравнительно недавно и наверно будет еще много работ, подтверждающих или опровергающих различные гипотезы. Пока только такие факты.
      Кстати, если вы работаете в этой области науки, с удовольствием ознакомлюсь с вашими статьями.

      1. Сергей

        Начну с конца. Да, я работаю в этой области, хотя занимаюсь больше памятью и звуками. Вот, например, моя работа: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22754507
        Сергей Антопольский — это я. Хотя изначально я надеялся обойтись без всех этих «а покажите свои статьи», поэтому нарочно расписал все максимально подробно, не пытаясь упирать на авторитет специалиста.

        Затем хочу сказать, что вы меня, похоже, не поняли. Приведенная мною ошибка — это не ошибка исследователей, у них-то как раз все правильно написано, хотя и неизвестно, подтвердятся ли эти данные в будущем. Это ошибка конкретно этой статьи, под которой мы беседуем.

        Догадываюсь, что мои экспрессивные слова»надо ничего не смыслить в…» выглядят слишком резко. Согласен, это было грубо с моей стороны, но и ошибка тоже очень грубая, так что извините.

        Да, есть еще пара мест, за которые глаз зацепился, но там пока не уверен, надо проверять и показывать со ссылками. Если будет время — постараюсь заняться.

        1. Дмитрий Кран Автор записи

          Во, познакомились))
          я врач-невролог, с обычным академическим образованием. Интерес к нейронауке (и не только) скорее популяризаторский. В работе особо не применишь, но возможно какая-то информация кого-то заинтересует, избавит от откровенных иллюзий или вдруг заставит вникнуть глубже.
          Наречие в заголовке блога задумывалось по идее служить оправданием не всегда скрупулезно детальному цитированию оригинальных статей в угоду иллюстративности и доступности общих смыслов. Однако отдавал себе отчет, что профессионал вряд ли удержится от критики, обязательно обнаружив неточности или ошибки. На кафедре терапии помню, заведующая вообще брезгливо морщилась, употребляя словосочетание «научно-популярный», когда хотела высмеять чей-то ответ.
          Не ищите здесь Научных статей)).
          «мои экспрессивные слова»надо ничего не смыслить в…» выглядят слишком резко. Согласен, это было грубо с моей стороны, но и ошибка тоже очень грубая» — пустяки, обычный юношеский максимализм, сам был такой тому назад. Насчет «грубой ошибки» не согласен. Большинство бросит читать статью как только вы начнете объяснять разницу между вокселями и пикселями, оставшиеся покинут страницу, когда вы начнете разъяснять почему воксели при морфометрии — это как-бы и не совсем нейроны. А до выводов дочитаем, пожалуй, мы с вами, ну может ваши/мои коллеги и эти выводы будут теми, которые я сделал в конце второй части. Их по существу вы не комментируете, как понял.
          О voxel-based морфометрии и различии в мозгах гетеросексуалов и трансгендеров вот здесь, например, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21467211 еще тут http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19446075 и эти http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.420.7705&rep=rep1&type=pdf авторы тоже настаивают на grey и white matter асимметрии.
          «We tested this hypothesis in a magnetic resonance study of voxel-based morphometry and structural volumetry in 48 heterosexual men (HeM) and women (HeW) and 24 gynephillic male to female transsexuals (MtF-TR). Specific interest was paid to gray matter (GM) and white matter (WM) fraction, hemispheric asymmetry, and volumes of the hippocampus, thalamus, caudate, and putamen…» и тд употребляют «в-во», но voxel-based.. Статья, которую вы приводите, (…brain variation and general intelligence using voxel-based morphometric analysis of MRI data in men and women with equivalent IQ scores). И заголовок «Нейроанатомия умственных способностей: пол имеет значение» тему авторы выбрали, я б сказал, ту ещё)) Конечно, как вы правильно пишите, в своем контексте они увязывают voxels с intellectual functioning. Я попытался рассказать немного о другом. Там где даже эти самые voxels вообще не главное. Д. Свааб вон вообще срезы мозгов и BST в микроскоп сравнивал, не было еще вокселей…

Обсуждение закрыто.