Чоловіки та жінки однакові організації мозку Swiss Medical Review
резюме
Різниця між чоловіками та жінками у розмірі мозку, навичках у певних областях та відновлення після пошкодження мозку порушила проблему відмінності в організації мозку між двома статями. Спочатку інтерпретована як така, що впливає на латералізацію когнітивних функцій, сьогодні ця різниця більше пов’язана з функціонуванням нейронних мереж.
Вступ
Багато досліджень показали відмінності у вазі мозку між чоловіками та жінками. У великих серіях ця різниця може сягати 9-10%. 1 Ця гендерна різниця у розмірі мозку не відповідає різниці в інтелекті, як оцінюється загальним показником IQ. Однак різниця в рівні продуктивності була продемонстрована для деяких завдань. 2 Чоловіки в середньому більш точні, ніж жінки, у виконанні завдань рухових навичок, які передбачають попадання в ціль, наприклад, наприклад, у грі в дартс. Вони також, як правило, мають кращі результати, ніж жінки, в тестах, що вимагають розумового обертання предмета. У великих серіях жінки в середньому перевершують чоловіків у розрахункових тестах, використанні кодів та номінації кольорових відтінків. У деяких сферах чоловіки та жінки працюють однаково, маючи переваги для різних аспектів роботи. У завданнях, пов’язаних із картами, чоловіки в середньому засвоюють маршрут краще, ніж жінки, тоді як жінки пам’ятають пам’ятки краще, ніж чоловіки.
Гендерні відмінності у відновленні після пошкодження мозку
У 1982 р. Бассо та співавт. 3 опублікував дослідження, яке демонструє гендерну різницю у відновленні після пошкодження мозку. Триста вісімдесят п’ять хворих на афазію, обстежені протягом п’ятнадцятирічного періоду, були оцінені на предмет розуміння та вираження та повторно обстежені через півроку. Початковий дефіцит був класифікований як важкий або помірний. Поліпшення результатів між першою та другою оцінкою аналізували відповідно до початкової тяжкості дефіциту та відповідно до статі. Статистичний аналіз показав, що жінки відновились значно краще, ніж чоловіки, з точки зору виразності, тоді як різниці між статями щодо відновлення розуміння не було (рис. 1). Друге дослідження підтвердило перевагу жінки в плані відновлення. 4 Тим не менше, висновки цих двох досліджень не є одностайними, тим більше, що їм передували два дослідження, що демонструють відсутність відмінностей у відновленні, пов'язаних із статтю. 5.6
Описане у жінок найкраще відновлення від травм головного мозку викликає кілька питань:
Чи жінки, як правило, мають менші ураження ?
Чи менше у жінок спостерігається вторинна атрофія ?
Чи є у жінок краща нервова пластика ?
Чи мають чоловіки та жінки різну організацію мозку ?
Хоча результати, про які повідомляють Basso et al. 3 були інтерпретовані багатьма авторами як вказівки на різницю в організації мозку між двома статями, ми не можемо, зважаючи на результати досліджень останніх п'яти-десяти років, ігнорувати перші три пункти.
Розмір уражень
Розмір уражень не був достатньо добре контрольований у початкових дослідженнях. Дійсно, методи обробки зображень, і особливо ресурси для порівняння комп’ютерів, були недостатньо розвиненими.
Використання моделей на тваринах виявило значну різницю між статями у розмірі ураження, причому чоловіки прагнуть робити більші ураження. Одностороння оклюзія сонної артерії супроводжується протягом 24 годин відносно важливою загибеллю нейронів на території, яка зазвичай зрошується гілками цієї артерії. Холл та ін. 7 оцінювали виживання нейронів на цій території за допомогою гістологічних зрізів, пофарбованих крезилфіолетовою. У частині гіпокампу CA1 в середньому вижило менше 5% нейронів у чоловіків, тоді як майже 40% у жінок, різниця, яка була статистично значущою. Значну різницю також виявили у кортикальній опуклості, де в середньому вижило менше 20% нейронів у чоловіків та майже 60% у жінок.
Різниця в масштабі ураження не обмежується цереброваскулярною моделлю. Модель односторонньої лобової контузії у щурів, шляхом вимірювання набряку після травми, продемонструвала більший ступінь тяжкості травми у самців, ніж у самок. 8 Кілька інших досліджень продемонстрували, використовуючи цю саму модель, специфічну роль статевих гормонів, зокрема ролі прогестерону. 9.10
У тижні та місяці після початку травми головного мозку спостерігаються явища атрофії, вторинні до початкової травми. Регіони, які мали зв’язки з пошкодженою областю, зменшуються в розмірах і втрачають частину нейронів. Вторинна атрофія, ймовірно, скомпрометує відновлення, оскільки зменшує доступні нейронні ресурси. В даний час деякі результати досліджень на моделях тварин дозволяють припустити, що вторинна атрофія відрізняється у обох статей. 11
Пластика мозку
Пластичність мозку відповідає функціональним та структурним змінам, які спостерігаються стосовно нормального розвитку, набуття нового досвіду чи навчання або наслідків пошкодження мозку там, де це дозволяє відновити. Порівняно проста модель, запроваджена в 1930-х роках Куртом Гольдштейном, вважає, що пластичність базується на відновленні функцій в пощаджених регіонах (рис. 2).
Одне з регіонів, де нейрональна пластика була широко вивчена, включає шипи дендритів пірамідних нейронів в області CA1 гіпокампу. Встановлено, що щільність цих шипів різниться у щурів із циклом яєчників. Варіації щільності цих шипів пов’язані з рівнем естрадіолу, і дія цього гормону проявляється щодо рецепторів NMDA. 13 Демонстрація ефекту естрадіолу в області, яка, як відомо, бере участь у пластичності нейронів і стосовно рецептора, який є рецептором пластичності par excellence, підсилює гіпотезу про різну пластичність нейронів у обох статей.
Організація мозку
140 років тому Пол Брока повідомив про спостереження, яке встановило домінування лівої півкулі у формулюванні мови. 14 Тринадцять років потому Карл Верніке 15 описав власні спостереження та запропонував організацію в лівій півкулі, що включала приймальню, яку зараз називають зоною Верніке, та зону прийому. Вираження мови, яку сьогодні називають зоною Брока. Модель Верніке, яка стверджує домінування лівої півкулі у мові та описує спеціалізацію в цій півкулі, і сьогодні є клінічно корисною. Численні спостереження, тим не менше, припускають внесок, принаймні частковий, правої півкулі. Цей внесок може зіграти ключову роль у одужанні від афазії.
Пацієнти, які страждають на афазію Верніке після ураження задньої частини лівої півкулі, в деяких випадках вдосконалюють свої навички розуміння. Муссо та співавт. 16 продемонстрували, використовуючи функціональну візуалізацію, що поліпшення розуміння супроводжується набором лівої півкулі (зокрема, прекунеуса), а також правої півкулі та особливо скроневої області в дзеркалі району Верніке.
Дослідження Musso та співавт. а також інші дослідження, таким чином, підкреслюють роль правої півкулі у відновленні мови після ураження мозку. Задовго до впровадження функціональної візуалізації кілька авторів вже висували думку, що перевага жінок у відновленні мови може полягати в кращій участі правої півкулі. Дійсно, кілька типів спостережень підтримують, іноді опосередковано, гіпотезу про різницю в латералізації когнітивних функцій між статями.
Випадки афазії при ураженнях лівої півкулі
Якщо гіпотеза про різний розподіл когнітивних функцій між чоловіками та жінками виявилася правильною, ми повинні мати можливість спостерігати різницю у частоті афазії або тяжкості афазії при ураженнях лівої півкулі відповідно до статі. Оцінюючи серію пацієнтів з односторонніми ураженнями, McGlone 17 продемонстрував більш серйозні порушення мови та нижчий рівень вербального IQ у чоловіків, ніж у жінок. Від Ренці та ін. 18 оцінили серію з 200 направлених пацієнтів із підозрою на порушення мови. У їх серіях частота афазії була однаковою для чоловіків, як і для жінок. Тим не менш, нетекуча форма афазії була більш поширеною у чоловіків, ніж у жінок. Харасимів та ін. 19 підтвердили різницю між типами афазії, але в їх серії афазія Брока була частіше у жінок, а глобальна афазія та афазія Верніке у чоловіків. в
Інші дослідження не виявили ніяких гендерних відмінностей. У великій серії з 718 пацієнтів з ураженнями ліворуч Basso et al. 21 продемонстрував зв'язок між плавністю та тяжкістю з віком, але не зв'язок із статтю. Кертес і Шеппард 22 проаналізували серію з 206 пацієнтів з діагнозом афазія; 114 їх пацієнтів були чоловіками та 78 жінками; більша кількість чоловіків з афазією, на думку авторів, лише відображала різницю в частоті інсультів.
Півсферична асиметрія
Гіпотеза про відмінності в латералізації спонукала кілька анатомічних досліджень. Дійсно, анатомічна асиметрія між півкулями, яка, як вважають, пов'язана з латералізацією функцій, може бути різною у статей. Проте цей тип досліджень стикається з кількома методологічними проблемами. Перш за все, структури, які вимірюються, відносно погано визначені, з точки зору звивин, борозд чи областей, визначених змінними позначками. 23 Два дослідження, проведені на великих серіях мозків, що пройшли після забою, здаються нам надійними. Дві серії детально проаналізували задню область сильвії, в якій ми знаходимо ліворуч область Верніке.
Конфігурація тріщини Сільвіуса, як спостерігається на поперечному вигляді півкулі, була проаналізована Вітельсоном та Кігаром (рис. 3). 24 Сегмент щілини Сильвія, який знаходиться ззаду від постцентральної борозни, в середньому коротший праворуч, ніж лівий, спостереження, про яке вже повідомлялося в анатомічних роботах кінця 19 століття. Вайтельсон та Кігар порівняли важливість цієї асиметрії у чоловіків та у жінок та знайшли заходи, що підтримують більшу асиметрію у чоловіків. Така більша асиметрія була зумовлена більш тривалим поділом тріщини ліворуч у чоловіків, ніж у жінок, тоді як той самий відділ у правій півкулі був приблизно однаковою довжиною у обох статей. Довжина цього підрозділу визначає три типи горизонтальної, вертикальної та змішаної морсології щілин, які розподіляються у чоловіків більш асиметрично, ніж у жінок.
Ступінь planum temporale є другим прикладом відносно добре продемонстрованої асиметрії. 25,26 Ця область, розташована за звивиною Гешля, відмежована ззаду шляхом з’єднання з тім’яною корою і, в більшості випадків, ширша зліва, ніж справа. Абоїтіс та ін. 27 порівняли 20 мізків чоловіків та 20 мізків жінок; асиметрія planum temporale була подібною у жінок та чоловіків.
Міжпівкульне спілкування
Виходячи з гіпотези про різницю в латералізації, було зроблено кілька прогнозів щодо міжпівкульної комунікації. Деякі моделі постулювали, що для більшої латералізації потрібно менше міжпівкульної комунікації, тоді як для мозку з меншою латералізацією буде потрібно більше міжпівкульної комунікації. 28
Аналіз розміру та форми мозолистого тіла був використаний як спосіб оцінки міжпівкульної зв'язку. Перша публікація, присвячена невеликій кількості 12 випадків, описувала різницю у формі мозолистого тіла, пов’язану зі статтю, 29 спленін був більшим у жінок, ніж у чоловіків. Цей факт інтерпретується як ознака більшої міжпівкульної зв’язку щодо перисільського регіону. Кілька груп проаналізували більші популяції випадків розтину або візуалізації мозку 30 і не виявили того самого ефекту. Мозолисте тіло в середньому сагітальному відділі в середньому більше у чоловіків, ніж у жінок, але ця різниця пов’язана з розміром мозку. Деякі дослідження, в тому числі наші власні, показали, що форма мозолистого тіла змінюється залежно від його розміру, дуже подібним чином у чоловіків і жінок.
Цікаве спостереження щодо міжпівкульної зв’язку та асиметрії було повідомлено Aboitiz та співавт. 27 У своїх серіях вони продемонстрували негативну кореляцію між асиметрією тимчасового плануму та розміром перешийка мозолистого тіла. Передбачається, що перешийк містить аксони, що з’єднують дві площини, і спостереження Aboitiz та співавт. припустили, що мозок з більшою асиметрією має менше міжпівкульних зв’язків.
Дослідження активації
Візуалізація мозкової діяльності, пов’язана з мовними завданнями, безумовно, є інструментом вибору для вивчення відмінностей у латералізації. Шайвіц та ін. 31 опублікував у 1995 р. Перше дослідження, що демонструє різницю в латералізації мови між чоловіками та жінками. Їх населення складало 19 чоловіків та 19 жінок, і вони візуалізували мозкову діяльність за допомогою функціонального магнітного резонансу. У завданні римування на логатомах вони продемонстрували наявність лівої інферо-фронтальної активації у чоловіків, а жінки - двосторонню фронтальну активацію.
Однак різниця в латералізації спостерігається не у всіх мовних завданнях. Мороз та ін. 32 проаналізували великий персонал (50 чоловіків та 50 жінок), використовуючи функціональну магнітно-резонансну томографію. У своєму завданні семантичного моніторингу почутих слів вони не спостерігали жодної різниці в латералізації між статями.
Різне використання мереж
Зовсім недавно кілька досліджень продемонстрували різницю в активації між чоловіками та жінками в латералізованих або нелатералізованих завданнях. У першому дослідженні Jaeger et al. 33 продемонстрували більшу активізацію у жінок, ніж у чоловіків, при граматичному завданні та при читанні. Садато та ін. 34 продемонстрували інший спосіб активації у чоловіків, ніж у жінок в премоторних регіонах під час завдання тактильної дискримінації. Мадер та ін. 35 продемонстрували більше активації кори у жінок, ніж у чоловіків, при виконанні невербального завдання слухового розпізнавання; у цьому ж дослідженні не було виявлено різниці між статями для активації в завданні слухової локалізації.
Відмінності в моделях активації, що спостерігаються у двох статей, можуть бути пов'язані з гормональним середовищем. Дітріх та співавт. 36 порівняно закономірності активації мозку у чоловіків та жінок з високим (11/12 день яєчникового циклу) або низьким (менструація) рівнем естрогену. У всіх трьох використовуваних завданнях, тобто заповнення кореня слова, розумова ротація та одне рухове завдання, спостерігалося значне збільшення ступеня активації у жінок у той час, коли рівень естрогену був високим. Підвищена активність мозку, показана за допомогою МРТ або ПЕТ у поєднанні з підвищеним рівнем естрогену та/або прогестерону, була продемонстрована у жінок до та після менопаузи. 37-39
Висновки
Продемонстровані відмінності в організації мозку між чоловіками та жінками пов'язані з більшою мінливістю в латералізації когнітивних функцій у жінок. У той же час анатомічні дані вказують на меншу асиметрію у жінок, ніж у чоловіків. Однак найбільш вражаючі відмінності стосуються способу використання нейронних мереж. Кілька досліджень активації показали, що для того самого завдання набір більшої території у жінок, ніж у чоловіків, дуже ймовірно пов'язаний з гормональними відмінностями. Крім того, екстраполяції досліджень із використанням моделей на тваринах свідчать про те, що на вразливість до пошкодження мозку та нейрональну пластичність впливає гормональне середовище і, отже, у чоловіків та жінок різниться.