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男女大脑显著不同吗?
时间:2017-10-09 09:58:24  作者:  阅读:   字体大小[ ]
核心内容:一个得到普遍认同的假设是,男女两性的大脑存在显著差异。但有争议性的最新研究显示,大多数人的大脑都是一个两性特征共存的嵌合体。

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毕加索《戴帽子的女人》。科学家认为,“男女大脑大不同”的观念更大程度上源于大众文化,而非科学研究。

 

一个得到普遍认同的假设是,男女两性的大脑存在显著差异。但有争议性的最新研究显示,大多数人的大脑都是一个两性特征共存的嵌合体。由此引发的争论令神经科学界激荡不已,也对人们看待性别差异的方式提出了质疑。

2009年,以色列特拉维夫大学的神经科学家达芙娜·乔尔(Daphna Joel)决定教授一门性别心理学课程。为了备课,乔尔花了一年时间广泛研读有关大脑性别差异的研究文献。最初,乔尔也认同一个普遍性的假设:正如性别差异造就了两套完全不同的生殖系统一样,性别差异也造就了男性和女性两种不同的大脑。

随着对相关文献的深入研读,乔尔发现了一篇观点相反的论文。这篇论文是由美国罗格斯大学的特蕾西·肖尔斯(Tracey Shors)及其同事在2001年发表的,论文主要涉及大鼠脑中的一个细小结构:脑细胞上名为树突棘(dendritic spine)的微小突起,其作用是调控大脑中电信号的传递。论文作者的研究显示,当雌激素水平升高时,雌性大鼠的树突棘会变得比雄性大鼠多。肖尔斯还发现,在对大鼠施以急性刺激(如尾部电击)时,雌雄大鼠脑的反应完全相反:雄鼠脑中的树突棘会增多,而雌鼠脑中的树突棘则减少。

针对这个出人意料的发现,乔尔提出了一个大脑性别差异的新假说,在这个已经充满争议的领域又挑起了新的论战。她提出,我们不应该去推测哪些大脑区域存在性别差异,而是应该将大脑看作一个由多变的两性特征组成的“嵌合体”(mosaic,她赋予了这个词新的意义)。这种多变性本身以及两性行为的重叠(具有攻击性的女性、富有共情心的男性以及同时具有两种特征的男性和女性)都表明,人脑无法笼统地归入两种完全不同(即二态性,dimorphic)的类别。乔尔认为,人类头骨下这团1.4千克重的物质非男也非女。乔尔与特拉维夫大学、德国马普人类认知及脑科学研究所和瑞士苏黎世大学的合作伙伴一起,为1400多个受试者的大脑做了磁共振成像(MRI)扫描和分析,以验证前述观点。他们证实,这些人的大脑大多同时表现出男女两性的特征。她说:“我们无论男女,都同属于一个两种特征高度混杂的种群。”

2015年,乔尔在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表了这一研究成果。持有同样观点的科学家将其视为该领域的一个突破性进展。英国阿斯顿大学的认知神经成像教授吉娜·里彭(Gina Rippon)写道:“这一结果是对根深蒂固的错误观念发起的一次重要挑战,我希望它能够打破21世纪的传统研究格局。”

同时,也有研究性别差异的资深科学家竭力反对乔尔的观点,他们不但对乔尔的研究方法和结论提出异议,更对她明显的女权主义表示不满。美国加利福尼亚大学欧文分校的神经生物学家拉里·卡希尔(Larry Cahill)说:“这篇论文是把意识形态伪装成科学”。他认为乔尔为支持其假说所使用的统计分析方法有失偏颇(虽然不一定是有意为之)。美国马里兰大学医学院的神经科学家玛格丽特·M·麦卡锡(Margaret M. McCarthy)对大鼠的性别差异进行了大量研究,她谈道:“乔尔很好地展示了个体的多变性,但那并不意味着大脑中不存在具有普遍性别差异的区域。”

乔尔本人承认,基因、激素和环境的确会使大脑出现性别差异。她甚至赞同,对于任何大脑,只要针对某些特征,提供足够的信息,就可能非常准确地推断出该大脑是属于男性还是女性。但同时她也指出,你并不能对此进行逆向操作,即仅根据一个人的性别,预测其大脑的局部解剖结构和分子基础,或者他的人格。

尽管乔尔的研究颇具争议,但哈佛大学的分子生物学家凯瑟琳·杜拉克(Catherine Dulac)认为乔尔的核心观点是正确的,因为杜拉克自己的小鼠研究就印证了乔尔的发现,她说:“小鼠个体间存在着巨大的异质性。”对这一事实的承认,为有关性别差异的论战翻开了新的篇章。对于神经科学家而言,仅仅找出大脑的性别差异已经远远不够了。

现在,争论的焦点在于性别差异的源头以及差异的大小和意义。这不仅会显著影响人们对性别的看法,也可能给医学带来改变:以后是否需要专门针对男性和女性分别制定用药方案和治疗方法。乔尔说:“我们整个社会都构建在一个假设之上,即我们的生殖器官将我们分为男女两性,不仅是在生殖能力或潜力方面,更是在大脑、行为或心理特征方面。人们认为这些差异都是合情合理的。如果你的一个特征表现为女性,那么你的其他特征也应该是女性化的。但事实并非如此。多数人都是性别嵌合体。”

支持与反对的声音

19世纪末,在磁共振成像(MRI)远未出现的时代,男女两性大脑可测量的差异主要是重量(当然是在死后测量的)。由于女性大脑的平均重量比男性轻140克左右,科学家宣称女性的智力不如男性。正如记者安吉拉·萨伊尼(Angela Saini)在她的书《次品:科学对女性的误解以及改写故事的最新研究》中所描述的那样:女权主义运动倡导者海伦·汉密尔顿·加德纳(Helen Hamilton Gardener,假名)挑战当时的专家,主张相对于大脑重量本身,大脑与体重的比例(或者说大脑体积/体型)和智力的相关性更高,否则“大象比我们任何人都聪明”。

加德纳去世后,果然将其大脑献给了科学研究。研究发现,虽然她的大脑比男性大脑的平均重量少5盎司,但与创建康奈尔大学脑库(她的脑就保存在那里)的著名男性科学家相同。需要指出的是,有些东西的确被加德纳说中了。美国罗莎琳德·富兰克林医科大学芝加哥医学院的神经科学家利兹·伊利亚特(Lise Eliot)谈道:“大脑体积一经校正,大多数所谓的性别差异就不复存在了,或者变得微乎其微。”

在接下来的一个世纪中,大脑的性别差异一直是研究性激素和交配行为的内分泌学家的地盘,而非神经科学家所关注的领域。性别决定是一个复杂的过程,胚胎在子宫中时,X和Y染色体上一系列基因的共同作用,拨动了男性化或女性化的开关。除了生殖和区分孩子性别以外,这类研究还包括性别的心理学和认知差异。

20世纪60年代至80年代,美国斯坦福大学的心理学家埃莉诺·麦科比(Eleanor Maccoby)发现了男女之间存在某些差异,但比之前预想的要少:女孩的语言能力强于男孩,而男孩在空间和数学测试中胜过女孩。不出意料,对该研究的批评之声接踵而至。美国威斯康星大学麦迪逊分校的心理学家珍妮特·海德(Janet Hyde)对以前的研究结果进行了荟萃分析(meta-analysis),发现女性的数学能力与男性相当,她在2016年发表的论文中指出:“男性和女性的大多数心理变量都是相似的,但并非所有都一样。”根据这些分析结果,海德提出了她所谓的性别共性假说(gender similarities hypothesis),认为两性的相似性大于差异。

随着技术的进步,人类窥探活体大脑内部的愿望已成为了现实,科学家发现很多性别差异似乎与交配或育儿并无关联。卡希尔在2006年的《自然综述·神经科学》(Nature Reviews Neuroscience)中评述了当时“动物及人体研究中涉及性别差异对大脑各区域及行为(包括情绪、记忆、视力、听力、面部识别、痛觉感知、导航、神经递质水平、应激激素对大脑和病况的作用)影响的多项进展”。麦卡锡对大鼠的各项生理指标,从组成大脑核团的神经细胞群的大小,到组成神经细胞支持体系的星形胶质细胞和小胶质细胞的数量,都进行了检测。她说:“大脑性别差异的生物学基础,在动物及人体实验中都证据确凿,无可辩驳。”但是麦卡锡也强调人类性别差异的起源比动物更复杂,因为在动物中不涉及性别的心理学和社会属性。她说:“人类从出生那一刻起,就被作为一个特定的性别抚养,这本身就会对你的大脑产生生物学影响。”

将性别差异从大脑推广到行为,引起了强烈的反对。例如,美国宾夕法尼亚大学的鲁本·古尔(Ruben Gur)、拉克尔·古尔(Raquel Gur)和拉吉尼·维尔马(Ragini Verma)于2014年发表的一篇著名论文被指控存在性别偏见(并被贴上了“神经性别歧视”标签)。该研究小组利用磁共振弥散张量成像技术(diffusion tensor imaging,该技术能够显示神经细胞之间的联系强度),对近1000名年龄介于8岁到22岁的受试者的大脑进行了分析研究,并发现男性左右半球各自内部的神经联系较强,而女性两个半球之间的联系较强。研究人员由此所得的结论为,“男性的大脑结构有利于把感知与协调动作这两个行为联系起来,而女性大脑的结构则有利于把分析和直觉这两种处理模式联系起来。”(反对意见为:该研究没有根据大脑体积对实验数据进行校正。)

多变的人类个体

乔尔一脚踏进的就是这个争议激烈的漩涡。以前有许多研究在个体大脑中发现某些特征存在性别差异,就据此宣称这些性别差异存在于整个种群(普通的男性和女性)中。乔尔及其同事所做的研究却恰恰与此相反:他们先从种群水平上分析各种差异,然后探求个体大脑有什么差异。乔尔说:“这是以两种不同的方式来描述世界。”这两种描述都会显示相同的群体水平差异。关键的问题是,哪一种对人类大脑的描述更好,第一种(人类的大脑分男女两种)还是第二种(多数人的大脑是两性特征的嵌合体)?

具体来说,乔尔在2015年的研究中提出了两个问题:那些表现出两性差异的特征,在多大程度上是互相重叠的?大脑是否具有“内在一致性”?后者是乔尔制定的一个标准,以确定个体大脑中的所有特征是否均为男性或女性。通过对4组大型MRI数据集的分析,她的研究团队在每一组数据中都找出了几种性别差异最为显著的特征,例如神经元胞体及其树突(灰质)和与之相连的神经纤维(白质)的总体积。他们发现了一个两性特征的连续谱。明确的男性或女性特征占据该集合的两个末端,而中段则表现出混合的两性特征。

接着,研究人员对数据组中的每个大脑进行逐区评估,并对每个特征进行编码。他们推断,如果大脑具有内在一致性,那么其中具有性别差异的因子应该统一地呈现为男性或女性。这样的话,就很少会有大脑兼具两性特征。但他们的分析结果却显示有23%~53%的大脑(取决于不同数据集)兼具了谱系两端的特征。具有内在一致性的大脑十分罕见——大约只占受试者的0~8%。

乔尔提出,多变性不容忽视的一个现实例子,就是对男女分校利弊的争论。“(男女分校教育制度)是基于这样的猜想:男孩具有一组特征(例如他们更活跃且比较缺乏耐心),而女孩则具有另一组特征。因此,我们应该将男孩和女孩分开,区别对待。我们现在证明的是,这些性别差异虽然在群体水平上的确存在,但在对于个体而言却是不成立的。你无法将学生简单地划分成两组:一个组的学生活跃、爱运动、极其擅长数学却又不喜欢诗歌,而另一个组的学生则与之完全相反。很少有孩子会符合这样简单的划分。”

多数科学家认为,乔尔的研究所证实的多变性是可信的。但也有很多人认为,他们对内在一致性的测量存在问题。对于乔尔发表在PNAS上的论文,美国新墨西哥大学的马尔科·戴尔·朱迪切(Marco Del Giudice)和同事就提出了他们的质疑。他们认为乔尔及其同事对内在一致性的定义过于极端,以至于它在生物学上即使不是全无可能,也难以找到可行的例子。为了证明其观点,他们利用乔尔的方法,对多组完全不同的生物变量进行分析(例如,对三种长相各异的猴子的面部特征差异进行比较)。戴尔·朱迪切推断,如果乔尔的分析方法是合理的,那么这些猴子的面部特征应该表现出明显的物种“内在一致性”。

虽然这三个物种的外表显著不同,但其中任何一种猴子的特有面部特征都很难得出乔尔所定义的那种内在一致性,因此戴尔·朱迪切与卡希尔的观点相同,也认为该研究有失偏颇。对于戴尔·朱迪切的意见,乔尔辩解道,虽然在这些猴子中呈现的内在一致性很低,但对于不同物种而言,多变性则是根本不存在的。然而,在她的研究中,多变性(嵌合体)比内在一致性更为普遍,“因此对方的发现实际上是在支持我们的结论,即男女两性并不是分属两个不同种群”。

这场辩论的根本可以归结为:种群中的个体状况和普遍状况,对于研究来说哪个更重要。答案往往取决于那项研究关注的问题是什么。但是不可否认,研究人员确实可以根据同样的证据得出不同的结论。美国耶鲁大学的艾弗拉姆·赫尔姆斯(Avram Holmes)及其同事也对乔尔2015年的研究提出了自己的意见:“虽然人类大脑也许是个嵌合体,但它却具有可预测的模式。”而且他们认为,那些呈现出来的模式需要相关的统计学分析。生物学家安妮·福斯托-斯特林(Anne Fausto-Sterling)是美国布朗大学(Brown University)的生物学和性别发展(gender development)荣誉退休教授,也是性别差异研究领域的评论家,她对此则持有另一种观点。她说:“如果我们仅讨论普遍的差别,就不免会造成误导。大脑并不是一个非男即女的均质实体,而且它在不同环境中的表现也有所不同。乔尔是在试图弄清大脑功能及其运作机制的复杂性。”

2017年早些时候,麦卡锡和乔尔共同制定了一个更精密的研究框架,来规定性别差异研究中的测量对象及其意义。他们提出4个可能的方向:一个特征是持续性的还是暂时性的;它是否取决于环境;它只能是两种之一(也就是真正的二态性),还是处于一个谱系范围内;性别对它的影响是直接的还是间接的。虽然这种描述性别差异的方式远不如由来已久的火星对金星的比喻具有吸引力,但它可能会准确得多。一般来说,越是复杂的描述方式,就越能真实地反映人性本质。

(作者:莉迪亚·邓沃思 (Lydia Denworth)  Scientific American中文版《环球科学》授权南方周末发表,赵瑾翻译,本文有删节。)

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