许晓鸿 中国科学院神经科学研究所 研究员

我们大脑里住着100000000000个神经元,哪个是男的?哪个是女的?

造就 TALK · 2018-04-10 · 17:46:20

第280位讲者:许晓鸿

中国科学院神经科学研究所研究员



俗话说「男女有别」。

正如这两件艺术品所展示的,男性和女性在第一、第二性征上存在着显著差异,「男、女」或者「雌、雄」被归为不同性别。又如那些我们随处可见的厕所标志,男、女的性别是非此即彼的。

大家在日常生活中似乎也观察到男、女在行为上的种种不同,比如我们观察到男孩儿比较好斗、喜欢舞刀弄枪、更具有侵略性,而女孩似乎更喜欢毛绒玩具、过家家、更会照顾人。

那自然地大家就在想,这些行为的不同是因为大脑的差异吗?是不是男性的大脑里存在一个侵略中心、色情中心,而女性的大脑里则是一个交流中心、情感中心?

你的大脑长啥样?

为了回答这个问题,让我们先简单了解一下大脑。


这是我们的大脑,里面标注的不同颜色代表大脑的不同区域。我们的大脑不到3斤重,里面却住着上千亿的神经元——也就是10的11次方个。

这些神经元并不孤立存在,而是相互连接组成一个复杂的神经网络,以一种传送电流的方式来处理信息。毫不夸张地讲,你的脑子就是一个小宇宙。

这是我们脑部核磁的一个侧面图,上面这些坑洼不平的,是你的皮层,掌管你的语言、数学等高级功能,底下的胼胝体是连接左右大脑的神经纤维素,再往下是后脑勺,就是你枕枕头的位置。

再下面的小脑负责你的协同运动,再往下的脑干连着脊髓,掌管泌尿及睡眠等基本功能。再往左上看到一个下丘脑,它位于大脑的底部,是一个非常古老且保守的结构,控制着我们的一些基本生理稳态,例如体温调节、摄食。而下面的垂体则负责各种激素分泌。

现在请你想象一下,如果把你的脑子解剖出来,再把它平放在桌子上,大概会是什么状态?

就像右面这张图,你可以想象成是脸朝下平躺着。这后面就是你的小脑,连着你的脑干。如果你把它想象成切萝卜,一片一片地给切开,在每一个纵切面上,就是你看到的这幅景象。

这里面的灰质就是我刚才讲的神经元,神经细胞聚居的地方;而白质就是神经纤维素聚居的地方,现在我们对脑的结构已经有了一些基本的了解。

大脑有性别吗?

男女大脑在结构上是否也会存在明显的第一、第二性征差异呢?大家肯定很好奇,事实上,科学家穷尽其力也没有找到一个专属于单一性别的结构。

换句话说,在我们的脑子里,并不存在像喉结、隆起的乳房这样明显区分男女的结构,男女大脑在结构上是一致的。那是不是说,男女大脑在结构上真的是一点差异都没有呢?那也不是!

如这两条曲线所显示的,无论从体积还是重量来看,男性的大脑都要比女性的大脑大10%~20%,男性同胞们会不会认为自己的脑袋更大,肯定更聪明呢? 这个结论我们暂时也不能下,因为男性在体魄上也要比女性大很多,所以如果我们把脑的重量除以自身体重,情况又会发生一个逆转。

在我们发育的各个年龄段,这个值在男女之间都是不存在差别的,甚至你再往右看会发现,在发育成熟以后,女性的这个值甚至比男性还要大一些。所以到底是男性大脑大还是女性大脑大?

现在你看到的是一个核磁,蓝色代表着在所有皮层区域,男性的体积平均值大于女性。但如果我们不看大脑的体积只看皮层的厚度,这时候你又会发现出现了逆转。在所有这些区域,女性皮层的厚度又要远远大于男性。

类似的研究还有很多,这也是科学家们争论不休的一个根源。

男女大脑到底有没有差异?差异在哪里?这完全取决于你的测量参数,也取决于你看待问题的角度。

男女大脑有差异吗?

那么,在大脑里是否存在一个一眼看过去能区分男女的区域呢?还真的有!下面我们要重点介绍这个区域——内侧视前核。

在上世纪70年代,人们在大鼠里发现内侧视前核这个区域,它存在着显著的雌雄差异。内侧视前核在哪里呢?你们还记得前面说的下丘脑吗?如果把你的脑袋比喻成一个排球,下丘脑就位于排球的底部,是一个乒乓球大小的东西,而内侧视前核又在这个乒乓球里面,是一个黄豆大小的地方的一个部分。

当人们进行大脑切片染色的时候,发现了这样一个存在着显著雌雄差异的区域。你可以明显看到下丘脑里有一个核团更黑。而男性的大脑因为神经元的数目和密度远远高于女性,因此在男性大脑里的这个核团比女性大脑的更黑。

更加神奇的是,人们还发现这种雌雄差异在进化上具有一定的保守性。我们想知道,这个核团具有什么功能,是不是这个核团的雌雄差异造就了我们看到的男女间行为学的不同?

这个核团很小,它在核磁上可能都不足一个像素,又因为各种伦理学的原因,我们只能在模式动物,更多是大鼠、小鼠身上来研究它的功能。

从内侧视前核被发现至今,人们发现,如果损毁这个脑区会影响雄性的求偶行为,或者说是性冲动;而损毁这个脑区会影响雌性的母性行为,例如她们就不知道怎么去照顾自己的孩子。

这个似乎跟我们传统理解的性别行为特征——男性更具有冲动性、女性更爱照顾人是不谋而合的,那事实究竟怎样?                  

一个有趣的行为学实验

作为一个科学家我希望能够对它有一个更深刻的了解,我和我的团队在过去的五年里,经过不断地努力,有了一些成果,来挑战这些传统的看法。我们于今年1月在《Nature Communications》上发表了一篇文章,介绍了我们做的一个前人没有做过的关键实验。

在实验室里,我们激活了这个脑区,我们让视前核的神经元去表达一种光敏感的蛋白,同时在小鼠的脑袋上埋了一根光纤,当我每次给光时,神经元就会开始放电。这意味着,通过一根光纤,我可以遥控脑区的活动,从而做比较有趣的行为学实验。

这里你看到的是一个雄性小鼠,它的脑袋上带着光纤,它的内侧视前核被我感染成光敏感,在同一个笼子里我给了它一个正在发情的雌鼠,在这个视频过程中你会看到,有一个蓝色的格子出现,这就意味着我在给光。

当我给光时,雄性小鼠会不由自主地跑到雌鼠身上,开始进行求偶行为,这就是比较典型的通过给光激活脑区,从而诱发雄鼠的性冲动行为。大家是否想知道,如果我刺激雌鼠的脑区,同笼也给它一只正在发情的雌鼠,结果会是什么样子?

让我们一起来看一下,这里是一只雌鼠,马上光就要开始,结果很清楚,在雌鼠里我们也可以诱导出来像雄性一样的求偶行为。

因为这个脑区还关系到母性行为,给光还能激发雄鼠的母性。这里是一只雄鼠,一般而言,如果不去咬幼崽或者踢它们,雄鼠对于散落的幼崽通常不闻不问。但是如果在给幼崽的情况下同时激活雄鼠的内侧视前核,就好像激发了它们的母性,雄鼠会把幼崽叼起来,聚拢它们。

所以,通过激活内侧视前核,我们抹杀了自然所看到的那些似乎不可逾越的性别行为差异。在这里面很关键的一个对照是,我在它的脑子里进行了一些处理,是不是因为这些处理才让它的性别,或者是它对自己的认知发生了改变?

我们做了很严格的对照实验,结果显示并不是。为什么?因为在我不给光的情况下,它们又回到了雄性或者雌性所应该的那种行为范式——雄性更具有性冲动,雌鼠对幼崽有更多照看行为。

我们测量它们的激素水平,雄激素在雌雄个体中的差异并没有因为我让它表达这样一种蛋白而发生任何的差别,所以说我们并没有改变它们的性别。


但是当我们激活内侧视前核的时候,我们仍然可以让它们进行跨性别的一些行为学表征。

我们的大脑是雌雄同体的

总结来说,在小鼠里,即使内侧视前核存在差别,它都在雌雄个体里显示出具有支配任意性别行为的潜能。而我们的其他研究成果表明,是其中一群神经元使得雄性潜能更多地在雄性中得到了表现;而雌性的母性潜能也在雌体中得到表征。

未来我们希望能够更深刻地去解析这些问题,由于脑区进化的保守性,虽然我们不能够在人类中进行同样的实验,但我们大胆推测,如果我们可以在你们的脑袋里也插根光纤,也表达这样一种蛋白,也许你会发现自己不一样的潜能。

这个结果给了我们怎样一个启示?

首先,我想说说相关性和因果性的关系。其实很多关于性别的偏见和误区都来源于把相关性和因果性给混淆了。

这里我们清楚地看到,虽然一个脑区在雄性里有更多的神经元,也参与到了雄性求偶行为,但并不代表它不具备其他的能力。

相似的,虽然它在雌性中参与母性行为,也并不代表它不能够同样驱动雄性求偶行为。

虽说男女有别,或者说人类男女的大脑结构有所不同,但我们不能因为这些参数的不同,而去把它作为性别歧视的一种依据,这种做法是完全反科学的。

实际上我们的结果展示,我们的大脑也许是雌雄同体的!

其次,不管你表现出来什么样的特征,无论你是男生还是女生,你的大脑里都具有这种跨性别的潜能。也许认识这种潜能,开发这种潜能,你还可以造就一个更完善、更强大的自己!

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