Dwa kolory, jeden mózg – istnienie płci mózgu
Grafika wygenerowana przy pomocy Chat GPT
Od ponad stu lat różnice między mózgami kobiet i mężczyzn fascynują naukowców oraz opinię publiczną. Szczególne zainteresowanie tym zagadnieniem nasiliło się wraz z rozwojem technik neuroobrazowania, zwłaszcza rezonansu magnetycznego MRI (ang. Magnetic Resonance Imaging), który umożliwia nieinwazyjne badanie struktury i funkcji mózgu u żywych ludzi. W powszechnym odbiorze utrwaliło się przekonanie, że kobiety i mężczyźni posiadają zasadniczo odmienne mózgi, a różnice te mają wyjaśniać obserwowane rozbieżności w zachowaniu, zdolnościach poznawczych czy częstości występowania zaburzeń psychicznych. Celem badań analizowanych w omawianym artykule było krytyczne sprawdzenie, czy dane empiryczne rzeczywiście potwierdzają istnienie stabilnych, biologicznie istotnych różnic strukturalnych między mózgami kobiet i mężczyzn.
Lise Eliot wraz ze swoim zespołem przeprowadziła jedną z najbardziej kompleksowych analiz literatury neurobiologicznej dotyczącej różnic płciowych w mózgu człowieka. Wcześniejszy przegląd zespołu, opublikowany w 2021 roku, obejmował 616 artykułów pierwotnych oraz 33 metaanalizy, co czyni go jednym z największych opracowań tego typu. W analizowanym tekście autorka aktualizuje wnioski, odnosząc się do najnowszych, bardzo dużych badań populacyjnych, w tym analiz opartych na bazie UK Biobank, zawierającej dane obrazowe ponad 40 tysięcy osób dorosłych! Tak duże próby statystyczne pozwalają wykrywać nawet bardzo niewielkie różnice, które w mniejszych badaniach mogłyby pozostać niezauważone.
Podstawowym i najbardziej konsekwentnie replikowanym wynikiem badań neuroobrazowych jest fakt, że przeciętnie mózgi mężczyzn są większe objętościowo niż mózgi kobiet. Różnica ta wynosi około 11% całkowitej objętości mózgu. Jest to efekt statystycznie duży, ale jednocześnie nie ma charakteru kategorycznego, ponieważ rozkłady objętości mózgu kobiet i mężczyzn w znacznym stopniu się pokrywają. Oznacza to, że wiele kobiet ma mózgi większe niż przeciętny mózg mężczyzny i odwrotnie. Co istotne, różnica ta jest proporcjonalnie mniejsza niż różnice płciowe obserwowane w masie innych narządów wewnętrznych, takich jak serce, płuca czy nerki.
Kluczowym zagadnieniem badawczym nie jest jednak sama wielkość mózgu, lecz pytanie, czy po uwzględnieniu tej różnicy istnieją specyficzne struktury mózgowe, które są proporcjonalnie większe u jednej z płci. Aby to zbadać, naukowcy stosują różne metody statystycznej kontroli wielkości mózgu, takie jak korekcja względem objętości wewnątrzczaszkowej ICV (ang. Intracranial Volume). Dopiero po takim przeliczeniu można ocenić, czy dana struktura jest rzeczywiście „nadwymiarowa” u kobiet lub mężczyzn.
Analizy setek badań wykazały, że po uwzględnieniu wielkości mózgu różnice regionalne są bardzo niewielkie i rzadko przekraczają 1–2% objętości danej struktury. Przykładowo, w niektórych badaniach amygdala, czyli ciało migdałowate odpowiedzialne m.in. za przetwarzanie emocji, była średnio nieco większa u mężczyzn, natomiast jądro półleżące, zaangażowane w system nagrody, bywało nieznacznie większe u kobiet. Jednakże kierunek i wielkość tych różnic zmieniały się w zależności od zastosowanej metody analizy, populacji badanej oraz algorytmów segmentacji obrazu MRI.
Segmentacja mózgu to proces komputerowego podziału obrazu MRI na poszczególne struktury anatomiczne. W praktyce stosuje się różne pakiety oprogramowania, takie jak FreeSurfer czy VBM (ang. Voxel-Based Morphometry), które różnią się algorytmami i założeniami matematycznymi. Nawet niewielkie zmiany w tych procedurach mogą prowadzić do odmiennych wyników, zwłaszcza gdy analizowane efekty są bardzo małe. To właśnie ta wrażliwość metodologiczna jest jednym z głównych powodów niskiej replikowalności wyników dotyczących różnic płciowych w mózgu.
Szczególnie istotnym elementem jest analiza największych dostępnych badań porównawczych. Badacze zestawiają wyniki sześciu największych analiz obejmujących od około 1000 do ponad 40 000 uczestników. Pomimo ogromnej mocy statystycznej tych badań nie udało się uzyskać spójnego wzorca różnic regionalnych. W wielu przypadkach ta sama struktura była raportowana jako większa u kobiet w jednym badaniu, a większa u mężczyzn w innym. W niektórych analizach różnice znikały całkowicie po zastosowaniu innej metody korekty wielkości mózgu.
Analogiczne problemy dotyczą móżdżku, struktury odpowiedzialnej za koordynację ruchów, ale także za procesy poznawcze. Jedne badania wskazywały na większą objętość móżdżku u kobiet, inne u mężczyzn, a jeszcze inne nie wykazywały żadnych istotnych różnic. Co więcej, nawet badania oparte na tej samej bazie danych, ale przeprowadzone kilka lat później na większej próbie, nie były w stanie w pełni odtworzyć wcześniejszych wyników.
Autorka odnosi się również do badań funkcjonalnych, wykorzystujących funkcjonalny rezonans magnetyczny fMRI (ang. functional Magnetic Resonance Imaging). Technika ta pozwala badać aktywność mózgu podczas wykonywania określonych zadań, takich jak zadania językowe, przestrzenne czy związane z empatią. Przegląd kilkudziesięciu badań oraz metaanaliz wykazał brak stabilnych, powtarzalnych różnic aktywacji mózgu między kobietami a mężczyznami w tych zadaniach. Choć pojedyncze badania często raportowały różnice, ich lokalizacja i kierunek nie były replikowane w kolejnych pracach.
Jednym z często przywoływanych argumentów w literaturze jest rzekoma różnica w lateralizacji funkcji językowych, czyli stopniu dominacji jednej półkuli mózgu. Metaanalizy wykazały jednak, że różnice te są minimalne i nie mają istotnego znaczenia poznawczego. Podobnie niewielkie i niespójne wyniki dotyczą różnic w tzw. konektomie, czyli sieci połączeń neuronalnych w mózgu.
Ważnym aspektem omawianych badań jest refleksja metodologiczna dotycząca tzw. hipotezy zerowej, czyli założenia, że między badanymi grupami nie ma istotnych różnic, dopóki nie zostanie to jednoznacznie wykazane. Badacze argumentują, że w badaniach nad różnicami płciowymi hipoteza zerowa bywa przedwcześnie odrzucana, a nawet bardzo małe efekty statystyczne interpretowane są jako biologicznie znaczące. W dużych próbach statystycznych łatwo bowiem wykryć różnice istotne statystycznie, ale klinicznie i funkcjonalnie nieistotne.
Istotnym ograniczeniem wielu badań neuroobrazowych jest również ich ograniczona reprezentatywność kulturowa i etniczna. Większość dużych baz danych, w tym UK Biobank, obejmuje głównie osoby pochodzenia europejskiego. Próby replikacji wyników w populacjach o odmiennym tle etnicznym często kończyły się niepowodzeniem, co sugeruje, że obserwowane różnice mogą być w znacznym stopniu modulowane przez czynniki środowiskowe i kulturowe.
Autorka podkreśla także rolę neuroplastyczności, czyli zdolności mózgu do zmiany swojej struktury i funkcji pod wpływem doświadczenia. Neuroplastyczność (ang. neuroplasticity) obejmuje m.in. zmiany w sile połączeń synaptycznych, reorganizację sieci neuronalnych oraz modyfikacje mielinizacji włókien nerwowych. W kontekście różnic płciowych oznacza to, że odmienne doświadczenia społeczne, edukacyjne i kulturowe kobiet i mężczyzn mogą stopniowo kształtować ich mózgi przez całe życie.
Od momentu narodzin dzieci są poddawane silnie zróżnicowanym oddziaływaniom środowiskowym związanym z przypisaną płcią. Dotyczy to zarówno sposobu komunikacji dorosłych z dziećmi, jak i oczekiwań społecznych, doboru zabawek czy wzorców zachowań. Te różnice w doświadczeniach kumulują się przez dekady i mogą wpływać na strukturę oraz funkcjonowanie mózgu w stopniu porównywalnym lub większym niż subtelne różnice biologiczne.
Wnioski płynące z omawianych badań są jednoznaczne: mózgi kobiet i mężczyzn są zasadniczo bardziej podobne niż różne. Poza ogólną różnicą w wielkości, nie istnieją stabilne, uniwersalne cechy strukturalne, które pozwalałyby mówić o wyraźnie „kobiecym” lub „męskim” typie mózgu. Obserwowane różnice regionalne są niewielkie, zmienne i silnie zależne od metodologii badań. W świetle dostępnych danych naukowcy powinni zachować dużą ostrożność w interpretowaniu różnic płciowych w mózgu jako przyczyn różnic behawioralnych czy społecznych.
Literatura
Eliot L. 2024. Remembering the null hypothesis when searching for brain sex differences, Biology of Sex Differences, 15(14): 1-14
Eliot L., Ahmed A., Khan H., Patel J. 2021. Dump the “dimorphism”: comprehensive synthesis of human brain studies reveals few male–female differences beyond size, Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 125(1): 667-697
Hirnstein M., Hugdahl K., Hausmann M. 2019. Cognitive sex differences and hemispheric asymmetry: a critical review of 40 years of research, Laterality, 24(2): 204-252
Marwha D., Halari M., Eliot L. 2017, Meta-analysis reveals a lack of sexual dimorphism in human amygdala volume, NeuroImage, 147(1): 282-294
Ruigrok A.N.V., Salimi-Khorshidi G., Lai M.C., Baron-Cohen S., Lombardo M.V., Tait R.J., Suckling J. 2014. A meta-analysis of sex differences in human brain structure, Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 39(1): 34-50
Tan A., Ma W., Vira A., Marwha D., Eliot L. 2016. The human hippocampus is not sexually dimorphic: meta-analysis of structural MRI volumes, NeuroImage, 124(1): 350-366
Williams C.M., Peyre H., Toro R., Ramus F. 2021. Neuroanatomical norms in the UK Biobank: the impact of allometric scaling, sex, and age, Human Brain Mapping, 42(14): 4623-4642
Zatorre R.J., Fields R.D., Johansen-Berg H. 2012. Plasticity in gray and white: neuroimaging changes in brain structure during learning, Nature Neuroscience, 15(4): 528-536
