互动科普

在一月中旬的一个不很晴朗的日子，哈佛大学校长Lawrence Summers提出：男性与女性在脑构造上天生的差异可能是导致女科学家比较少的一个原因。他的这种观点再次激起了沉寂一个世纪之久的一场辩论，此后，一些认为男性与女性的大脑无差异的科学家也都开始利用他们的重要发现——女性的脑比男性的脑要小——来支持女性在智力上不如男性的观点。

迄今为止，还没有任何证据表明，是脑解剖结构的差异导致了女性在数学、物理学和工程学方面不如男性。而且，男性和女性的脑在许多方面是十分相似的。然而，近十年来，科学家们已经发现男性和女性的脑在结构、化学和功能方面都存在一系列惊人的差异。

这些差异不仅是令人感兴趣的特异功能，还有可能被用来解释不同性别的兴趣爱好差异，同时提示我们：是否对某些神经精神疾病（如抑郁症、精神分裂症和创伤后精神障碍（PTSD）等）的治疗应呈现鲜明的性別特点。此外，脑的性别差异对那些探索脑结构和功能的研究者们提出了更高的要求：在分析数据时必须考虑受试对象的性别。在今后的研究中，受试对象既要包括男性又要包括女性，否则就会得到错误的结果。

脑的结构差异

就在不久以前神经科学家们都还认为，脑的性别差异主要局限在与交配行为有关的脑区。1966年，斯坦福大学的Seymour Levine在《科学美国人》杂志上发表了一篇题为“脑的性别差异”（Sex Differences in the Brain）的文章，描述了性激素是怎样导致雌性和雄性大鼠完全不同的交配行为的——雄性大鼠会爬到雌性大鼠的背上，雌性大鼠则弓着腰，翘起臀部吸引求偶者。Levine在文章中只提到了一个脑区：下丘脑——一个位于脑底，调节激素合成与分泌、控制基本生物行为（摄食、饮水、性交等）的脑结构。整整一代神经科学家都相信：所谓“触的性别差异”主要涉及交配行为、性激素和下丘脑的差异。

然而，这种观点被彻底推翻了。大量的研究结果表明.性别对认知和行为的诸多方面都有影响，包括记忆、情感，视觉，听觉，人脸信息的处理以及脑对应激激素的反应。最近5~10年，由于先进的无创影像学技术（如正电子断层发射扫描（PET）技术以及功能性核磁共振成像（fMRI）技术）的大量应用，这个领域的进展很快。应用这些技术，可以检测到活的受试对象脑的内部结构和功能。

这些影像学实验揭示了遍及脑内各个区珑的解剖学差异。M如，哈佛大学医学院的Jill M. Goldstein和她的同事，利用核磁共振成像技术测量了许多皮M和皮层下区域的大小。他们发现，在众多被测量的B结构中，女性的额叶部分（负责高级认知功能的部分）比男性的要大一些。

与情感反应有关的边缘皮质部分也是如此。另一方面，男性的顶叶部分和杏仁核比女性的要大。顶叶与空间感知有关，杏仁核是一个杏仁状的脑结构，它对“情感引发事件”（emotionally arousing incidents，引起心率和肾上腺素分泌明显变化的任何事情）做出反应。这里的大小差异以及本文提及的其他差异都是相对的：即特定结构的总体积与脑的总体积的比值。

一般认为，脑结构的大小反映了这部分结构对动物体的相对重要性。举个例子来说，灵长类动物对视觉的依赖要强于对嗅觉的依赖；而对于大鼠，情况则正好相反。实际上，灵长类负责视觉的脑区所占的比例要大一些，而大鼠负责嗅觉的脑区要大一些。因此，普遍存在的男性与女性的脑解剖学差异表明，性别的确影响脑的工作方式。

另外一些研究发现，男性与女性间脑的解剖学差异还体现在细胞水平。例如，McMaster大学的Sandra Witelson和她的同事发现，在与语言处理和理解相关的颞叶部分，女性的神经元密度比男性的要大一些。通过尸检标本中进行神经元计数，研究人员发现，在六层大脑皮层中，有两层表现出单位体积内的神经元数女性比男性多。很快在额叶也有类似的发现。根据手中这样的信息，神经科学家现在就可以考察神经元数量的性别差异是否与认知能力的差异有关。例如，通过实验验证女性听觉皮质的神经元密度较大是否与女性在语言流利性方面占优势有关。

这些解剖学上的差异可能很大程度上归因于胚胎时期脑周环境中的性激素的作用。这些类固醇激素，在胚胎发育过程中指导脑结构的构建神经网络的连接，也影响不同脑区的结构和神经元密度。有趣的是，Goldstein发现的男性与女性有差异的脑区正好是胚胎发育时期性激素受体最密集的脑区。成人脑区体积的大小与胚胎发育期间性激素的作用有关。这表明，至少认知功能上的某些性别差异不是由文化差异导致的，也不是由青春期性激素变化导致的，而是先天就存在的。

与生俱来的行为差异

一些有趣的行为学研究提供了更多的证据：脑的某些性別差异在出生前就存在了。近些年来的许多研究已经证实，在选择玩具方面，男孩与女孩有不同的倾向。男孩往往喜欢球类玩具或玩具车，而女孩则比较喜欢布娃娃。但没人能够真正说清楚这种偏好是受文化因素支配还是天生如此。

为了回答这个问题，伦敦城市大学（City University）的Melissa Hines和得克萨斯农工大学（Texas A&M University）的Gerianne M. Alexander把注意力转向了人类的“亲戚”——猴。研究人员给一组非洲长尾猴提供一些玩具，供选择的玩具包括布娃娃、卡车以及一些没有性别特点的玩具，如图画书。结果发现，较之雌性长尾猴雄性长尾猴会在“男件化”玩具上花更多的时间。而雌性长尾猴则更喜欢玩典型的女孩钟爱的玩具。对于那些图画书以及没有性別特点的玩具，雌雄猴子的喜欢程度差不多。

由于长尾猴的行为不受人类文化的社会压力的影响，所以上述实验结果表明，男孩和女孩对玩具的偏好至少部分取决于先天的生物学差异。事实上，这种差异以及所有解剖学的性别差异，都可能是进化过程中选择压力的结果。在选择玩具的实验中，无论人类还是灵长类，雄性青睐的都是能在空间移动的和能杂乱无章地拼凑的玩具。似乎有理由认为，这种偏好可能与捕猎和求偶行为有关。类似地，我们也可以推测，雌性选择的是那些使她们联想起未来某一天她们养育后代需要的技能的玩具。

剑桥大学的Simon Baro-Cohen和他的同事也做了一个实验，比较先天因素和后天因素对脑的性別差异的影响。这个实验的方法与上面的实验不同，但同样有创造性。许多研究者都已经描述了“以人为中心”的男女婴儿在行为上的差异。例如，Baron-Cohen和他的学生Svetlana Lutchmaya发现，1岁左右的女婴比同龄男婴花更多的时间注视自己的母亲。当给这些婴儿看可供选择的电影时，女婴会花更多的时间注视人脸的画面，而男婴则倾向于看关于小汽车的画面。

当然，这种差异也有可能是成人造成的，因为对于不同性別的婴儿，成人与他们嬉戏的方式也不同。为了排除这种可能性，Baron-Cohen和他的学生将实验更深入了一步：他们在育婴室安放一架录像机，以验证仅一天大的婴儿的偏好。他们同时让婴儿看一位女性学生温柔的脸和一辆在颜色、尺寸和形状上都与女学生脸部相近的汽车。为了避免任何人为的影响，实验者在实验过程中不知道婴儿的性别。当他们观看录像结果时发现，女婴注视女学生脸的时间较长，而男婴则更长时间地注视机械物体。这种社会兴趣的差异在生命的第一天就显现出来了。这也再次表明：我们人类离开母亲子宫来到这个世界的时候就已经存在认知的性别差异了。

应激反应的差异

在许多研究案例中，脑的化学和结构的性別差异导致了男性与女性对环境的反应不同，对应激事件的应答与记忆也不同。以杏仁核为例，Goldstein以及其他学者都发现：男性的杏仁核比女性的大。对大鼠而言，雄性大鼠这个区域神经元的纤维联系比雌性大鼠要多。这种解剖学的差异可能会导致应激反应方式的性別差异。

为了验证雄性和雌性动物的杏仁核对应激事件的反应是否真的不同，德国马格德堡Otto von Guericke大学的Katharina Braun和她的同事做了一个实验。他们把一窝八齿鼠的幼崽从母鼠那里移走。这种群居的南美洲啮齿动物和草原土拨鼠一样，喜欢群居生活，即使暂时的分离也会使它们非常不安。然后，研究人员测量它们不同脑区中5-羟色胺受体的密度。5-羟色胺是一种介导情感行为的关键性神经递质。（例如，抗抑郁药“百忧解”就是通过增强5-羟色胺的功能来实现其药理作用的。）

研究人员在幼八齿鼠和它们的母亲分离期间，让它们听到母亲的呼唤声。从而发现，这种听觉刺激会增加雄性八齿鼠5-羟色胺受体的密度，却会减低雌性八齿鼠5-羟色胺受体的密度。虽然难以将这项实验结果外推到人类行为，但可以这样说，假如对儿童进行同样的实验，分离的焦虑会对不同性别的儿童产生不同的影响。如果我们想要了解焦虑障碍在女孩比在男孩身上普遍得多的原因，诸如此类的实验是十分必要的。

另一个目前已知的在解剖学上和应激反应上存在两性差异的脑区就是海马。海马是一个对记忆存储和自然环境的空间定位都非常重要的脑结构。影像学结果一致证明：女性的海马体积比男性的要大。这种解剖学差异可能与男性和女性在空间定位方式上某些不明原因的差异有关。

许多研究表明，男性喜欢通过估算空间距离和坐标来定位（就像“航位推测法”），而女性则更喜欢利用地物标记来定位。有趣的是，大鼠中也存类似的性別差异。雄性大鼠通常利用方向和位置信息走出迷宫，而雌性大鼠则喜欢利用沿途标记走出同样的迷宫。（然而，研究人员还必须证明，雄性大鼠不愿意问方向。）

雄性与雌性动物海马的解剖学差异甚至体现在神经元水平，至少不同性别动物的海马神经元对学习的反应是不同的。伊利诺斯大学的Janice M. Juraska和她的同事将大鼠置于“复杂环境”——即堆放着玩具且有其他大鼠（用来促进社会交往）的笼子里。结果发现，这对雄性大鼠和雌性大鼠海马神经元的结构产生的影响是不同的。复杂环境使雌性大鼠的树突更加“茂密”了（树突是神经元胞体伸出的树枝样结构，用来接收其他神经细胞传来的信息)。因此，树突的“茂密”被认为是神经连接的增加，反过来又体现了记忆信息存储量的增加。然而，对于雄性大鼠，复杂环境不仅没有使树突的密度增大，还使其密度略有减少。

但是雄性大鼠有时在应激条件下学习能力要强一些。Rutgers大学的Tracey J. Shors和她的同事发现：如果给大鼠的尾部一连串一秒钟的电击刺激，雄性大鼠的学习能力会增强，同时树突棘（树突上与其他神经元联系的结构）的密度也增加。而雌性大鼠正好相反，电击刺激后其学习能力减弱，树突棘的密度减小。类似这样的研究结果具有很有趣的社会寓意：我们对男性和女性学习行为的脑内机制了解得越多，就越需要考虑区別对待男孩和女孩，以使他们获得最佳的学习环境。

虽然雌性大鼠的海马对急性应激刺激表现出功能的减退，但对于慢性应激刺激，雌性大鼠的耐受性似乎比雄性大鼠要好。亚利桑那州立大学的Cheryl D. Conrad和她的同事将大鼠关在一个网状笼子里6小时一这会使大鼠烦躁不安。然后，研究人员测定大鼠海马神经元对神经毒剂损伤的敏感性——这是检测应激刺激对细胞影响的标准方法。他们注意到，慢性应激刺激使雄性大鼠的海马细胞对神经毒剂更敏感，而慢性应激刺激丝毫不影响雌性大鼠海马细胞对毒剂的敏感性。这些发现以及其他类似的发现提示：从脑损伤方面来说，雌性动物对慢性应激刺激的耐受力可能比雄性动物要强。目前仍不清楚是什么保护雌性动物的海马细胞免受慢性应激刺激的损伤，但是性激素很可能在起作用。

脑半球的差异

进一步研究了大脑是如何处理和记忆应激事件后，我的同事和我发现，男性与女性记忆“情感引发事件”（据动物实验得知，处理“情感引发事件”时杏仁核要被激活）的方式有所不同。在我们最早的一个以人为对象的实验中，我们让志愿受试者看一系列具有暴力画面的影片，同时，我们利用正电子发射断层扫描测量受试者脑的活动。几周后，我们给受试者作了个问卷测验，看看他们记住了些什么。

我们发现，受试者能回忆起的暴力影片的数量与看电影时杏仁核的激活程度呈正相关。我们实验室以及其他人后来的工作都验证了这个结论。但接下来我注意到一个奇怪的现象：有的实验中，只有右侧的杏仁核被激活；而另一些实验中，只有左侧的杏仁核被激活。正是在那时我意识到：在那些实验中，右侧杏仁核被激活的受试者是男性，左侧杏仁核被激活的受试者是女性。后来的3项研究——两个是我们的，一个是斯坦福的John Gabriel和Turhan Canli及其同事的——证明了在处理情感记忆时男性与女性脑的差异。

认识了男性与女性的大脑处理和记忆相同“情感引发事件”的差异，我们不禁要问：这种差异意味着什么？为了回答这个问题，我们先要了解一个古老的理论：右侧大脑半球负责处理事件的核心内容，左侧大脑半球负责处理事件的细节。如果这个理论正确，我们就有理由认为：存在一种能抑制杏仁核活动的药物，它既能减弱男性回忆情感事件核心内容的能力（通过抑制右侧杏仁核的活动），也能减弱女性捕捉情感事件细节的能力（通过抑制左侧杏仁核的活动）。

“普萘洛尔”（propranolol）就是这样一种药物。它是一种beta-受体阻滞剂，可以减弱肾上腺素和去甲肾上腺素的作用，从而抑制杏仁核的活动，进而减弱对“情感引发事件”的回忆。我们给男性和女性受试者服用普萘洛尔，然后让他们看一个短片，短片讲的是一个小男孩同他母亲散步时遭遇的一场可怕的车祸。一周以后，我们检测受试者的记忆情况。结果显示：普萘洛尔使男性难以记住影片的核心内容——例如小男孩被车碾过的情景。而对女性，普萘洛尔的作用正相反，减弱了她们对具体细节的记忆——例如小男孩带着一个足球。

在最近的几项研究中我们发现，男性和女性大脑半球对“情感引发事件”的反应几乎是瞬时的，但男女有别。让受试者看一些令人不快的照片，他们会在300毫秒内对此做出反应——这一反应表现为脑电记录仪上的峰电位，称为P300。我们与意大利L’ Aquila大学的Antonella Gasbarri及其同事合作发现：男性的P30峰电位在右侧半球振幅大一些，而女性的则在左侧半球大一些。因此，在处理情感信息过程中大脑半球的性別差异出现在300毫秒之内，而在这么短的时间内，人们能有多少机会（如果这种机会存在的话）有意识地说出自己看到了什么。

这些发现有可能有助于创伤后应激障碍的治疗。德国Ludwig Maximilian大学的Gustav Schelling和他的助手已经确认，诸如普萘洛尔这样的药物作为重症监护病房常规用药的一部分，可以减弱对创伤事件的记忆。受我们发现的启发，德国同行们发现，至少在重症监护病房，beta-受体阻滞剂减弱了女性而不是男性患者对创伤事件的记忆。因此，甚至在重症监护病房，医生在用药时也要考虑患者的性别。

性别与精神障碍

“创伤后应激障碍”并不是唯一一种存在性別差异的精神异常。麦基尔大学的Mirko Diksic和他的同事利用正电子发射断层扫描技术发现，男性5-羟色胺的分泌量平均比女性高52%，这可能有助于澄清女性更容易患抑郁症的原因。治疗抑郁症的药物通常都增加5-羟色胺的浓度。

类似的情况也发生在成瘾症中。在这种情况下，需要考虑的神经递质是多巴胺。多巴胺是一种与滥用药物时的快感有关的化学物质。密歇根大学安娜堡分校的Jill B. Becker和她的助手发现，雌性大鼠体内的雌激素可以增加某些脑区多巴胺的分泌，这些脑区对于调节“寻药行为”是至关重要的。另外，雌激素的作用时间很长，它使得雌性大鼠给药后寻找可卡因的行为持续数周之久。这种对药物（尤其对可卡因和苯内胺这样的兴奋剂）敏惑性的性別差以解释为为什么女性比男性对这些药物更敏感以及更容易从首次用药发展为药物依赖。

某些与精神分裂症有关的脑异常似乎同样具有性别差异。宾夕法利亚大学的Ruben Gur，Raquel Gur及其同事花了数年时间研究脑结构和功能的性别差异。在其中一个项目中，他们测量了眶额皮质的大小（眶额皮质与情感调节有关），并与杏仁核的大小作了比较，结果在情感反应方面有更多的发现：女性的眶额/杏仁比（OAP）要明显大于男性。我们能够从这些实验结果推测：平均说来，女性可能比男性更善于控制自己的情感反应。

在另外一些实验中研究人员发现，在精神分裂症患者中OAR会有一些变化。但男性和女性的变化一样。同预期的一样，女性患者的OAR值比健康女性的要小。但奇怪的是，男性患者的OAR值却比健康男性的要大。这些发现至今仍然仍是个迷，但至少可以说精神分裂症在男性和女性中是不同的两种疾病。因此，对其治疗也要根椐患者的性別“量体裁衣”。

性别问题

在2001年一份关于人类健康的性别差异的综合报告中，久负盛名的美国国家科学院断言：“性别，即男性或女性，是人类重要的基本差异。在所有领域、所有水平的生物医学研究和与健康相关研究的设计和分析中，都应当考虑这种差异。”

目前神经科学家仍远远不能把各种独立的实验结果综合起来，以识别所有的脑的性别差别并确认它们对与脑有关的认知和偏好的影响。然而，到目前为止的研究的确证实了脑的性别差异远不局限于下丘脑和交配行为。科学家和临床医生在解释性别对脑、行为和药物反应的全部影响时，也会走不少弯路。但越来越多的人认识到，我们评价一种性别并将其结论推广到两种性别的做法不再是可取的了。