摘要：自古希腊时期起，人类就一直试图寻找男女大脑的区别，但这种努力大多收效甚微。这在一定程度上是因为，人类大脑并不存在两种截然不同的形态。美国国立精神卫生研究所发育神经基因组学科主任阿尔明·拉兹纳汉（Armin Raznahan）博士表示：“我不认为有任何大脑测量指

想象一下，你手里各握着一颗皱巴巴的人类大脑，滴着甲醛溶液。你看向其中一个，再看看另一个。你能分辨出哪一颗属于女性，哪一颗属于男性吗？

你无法做到。

自古希腊时期起，人类就一直试图寻找男女大脑的区别，但这种努力大多收效甚微。这在一定程度上是因为，人类大脑并不存在两种截然不同的形态。美国国立精神卫生研究所发育神经基因组学科主任阿尔明·拉兹纳汉（Armin Raznahan）博士表示：“我不认为有任何大脑测量指标能够完全区分出男性和女性。”

尽管如此，研究男女大脑的差异仍然意义重大，因为许多脑部疾病和精神障碍在不同性别之间的表现各不相同。专家认为，厘清这些差异究竟源于生物学还是环境因素，可能有助于开发更有效的治疗方法。

“许多精神和神经系统疾病的发病率在性别间有所不同，表现方式也各异。”纽约大学朗格尼医学中心放射科副主席、临床科学家伊冯娜·吕（Yvonne Lui）博士表示，“理解这些基本差异，可以帮助我们更好地认识疾病的发生机制。”

如今，得益于人工智能，科学家们开始能够可靠地区分两性大脑——这种区分基于神经元的微观结构，以及在视觉感知、运动控制和情绪调节等多种认知任务中发挥作用的神经回路的细微差异。其他研究则表明，某些基于性别的人脑结构差异可能从出生时就已存在。此外，实验室动物研究还揭示，脑细胞在分子层面的放电模式也存在性别差异。

但目前仍然不清楚的是，这些差异究竟有多大意义。它们是否影响大脑功能或疾病的易感性？医生是否应该根据这些差异制定个性化治疗方案？尽管科学家们正在逐步揭示男女大脑的微妙区别，但他们的研究仍不可避免地涉及到性别、生理特征与文化如何交织在一起，塑造人类认知的复杂问题。

目前，科学家们还无法解答这些重大问题。然而，正在进行的研究以及未来的研究——涉及实验室动物、人类染色体与大脑发育研究，以及从青少年时期一直追踪至成年的被试者研究——可能会开始揭示这些基于性别的大脑差异如何具体影响认知，并最终影响大脑疾病的发展。

为什么要研究基于性别的大脑差异？

历史上，科学家曾利用所谓的大脑差异来对男性和女性的思维方式和行为方式进行泛化，并以此来支持性别歧视观点，认为女性天生不如男性聪明或能力较弱。

尽管这些早期研究已被推翻，但现代研究仍然发现，男性与女性在认知方面确实存在一些差异——至少在平均水平上如此。例如，有研究表明，男性在空间能力测试中表现更好，而女性在解读他人面部表情方面更胜一筹。然而，男性和女性在社会中成长和受到的对待方式大相径庭，那么这些差异的根源究竟是什么？它们是先天的，还是后天塑造的，抑或是两者兼有？

“在人类研究中，想要明确区分某种性别差异到底是由社会环境驱动的，还是由生物因素决定的，实际上是极其困难的。”拉兹纳汉博士说道，“我们的大脑会无意识地吸收各种假设和偏见，它们就像从后门悄悄溜进来，让我们意识不到它们的存在。”

鉴于过去对大脑性别差异的研究存在许多不严谨甚至误导性的地方，再加上想要正确研究这一问题的种种现实挑战，很多人可能会质疑：科学家们为什么还要研究它？对许多研究人员来说，答案在于，神经系统疾病和精神疾病在男性和女性身上的表现方式不同，而这可能既与生物学因素有关，也受到环境因素的影响。

数据显示，女性患抑郁症和偏头痛的比例高于男性，而男性则更容易患精神分裂症和自闭症。此外，帕金森病在男性中的发病率大约是女性的两倍，但女性患者的病情往往进展得更快。然而，这些研究通常并未严格区分“生理性别”（sex）和“社会性别”（gender）这两个概念——“生理性别”指的是生物学上的区别，而“社会性别”则涉及个体的自我认同，以及社会角色和外界压力。如果将这两个概念混为一谈，就会让我们更难理解某种特定差异究竟源于何种因素。

例如，青春期女孩患抑郁症的可能性比同龄男孩更高，这可能与她们正在发育的大脑处理压力的方式有关，也可能是因为她们在这一时期经历的压力事件比男孩更多。反过来说，男孩的大脑是否让他们对抑郁症更具抗性？还是说，他们实际上只是因为社会偏见而被漏诊？对这些问题的不同回答，可能会指向截然不同的解决方案。

大脑结构的总体差异，微不足道的区别

借助磁共振成像（MRI）等脑部扫描技术，科学家们发现，男女在大脑各个结构的大小、形状和厚度上存在一些微妙的差异，连接大脑不同区域的神经网络也有所不同。

然而，当将男性和女性的平均体型差异考虑在内时，这些大脑差异实际上微乎其微，甚至可以忽略不计。莉丝·艾略特（Lise Eliot）——罗莎琳·富兰克林医学院、《粉色大脑，蓝色大脑》（Pink Brain， Blue Brain）一书的作者——持这一观点。

艾略特和她的同事最近回顾了过去约30年的研究，发现男性大脑在出生时平均比女性大脑大6%，并在成年后扩大到11%。这很合理，因为大脑的平均体积通常与身体的平均体型呈正比，而男性的身体普遍比女性更大。然而，当研究人员将整体体积差异纳入考量后，男女大脑在结构上的微妙区别几乎缩小到可以忽略的程度。

“也许人类大脑确实存在一些广泛的性别差异，但迄今为止，并没有确凿的证据证明它们的存在。”艾略特表示，“如果这些差异真的存在，那它们一定非常细微。”

尽管如此，仍有科学家报告了一些不随身体体型变化的性别差异。例如，一个研究团队分析了英国生物样本库（UK Biobank）收集的超过4万名成年人的MRI数据，该生物库存储着来自50万英国成年人的医学数据。

目前最为确凿的男女大脑结构差异，是整体大脑体积的平均差异。在许多（但并非所有）研究中，男性的壳核（putamen）往往较大。而关于其他大脑结构——例如海马体（hippocampus）、伏隔核（nucleus accumbens）和丘脑（thalamus）——的体积差异，研究结果则存在较大变动。艾略特及其同事认为，这些差异的稳定性尚存争议。上述差异已在英国生物样本库（UK Biobank）研究中被报道。图片来源：Marilyn Perkins

在该研究中，男性的丘脑体积更大——丘脑是大脑中的一个中继站，负责传递感觉信息。此外，男性的壳核也较大，这一结构有助于控制运动，并参与一个反馈回路，帮助个体判断某个动作是否执行得当。相比之下，女性的左侧伏隔核平均较大，该结构是大脑奖励系统的一部分。同时，女性的海马体也更大，海马体不仅存储事实和事件的短期记忆，还负责将这些信息转化为长期记忆。

然而，无论是这项研究，还是其他相关研究，都未能找到一个可以可靠地区分男性大脑和女性大脑的特征。拉兹纳汉及其同事在一封回应该研究的信中指出，男女大脑的体积范围在很大程度上是重叠的，因此仅凭结构上的细微差异，并不能明确区分性别。

对于这些少量存在的体积差异，目前尚无法确定它们是否解释了某些性别相关的认知差异。相反，也有可能正是这些差异让男性和女性在认知功能上变得更加相似。研究人员在信中写道，或许男女大脑的运作方式略有不同，但最终实现了相同的认知输出——这一过程可能是对激素或基因差异影响大脑功能的一种“平衡补偿”（counterbalance）。

“当我们仅仅是在描述某个测量上的差异时，这并不意味着它在功能上具有任何实际意义。”拉兹纳汉强调。

人工智能揭示微妙差异

虽然大规模的大脑结构特征无法明确区分男性和女性的大脑，但人工智能正在帮助科学家发现更微妙的区别。其中一些差异体现在大脑的微观结构层面，即个体神经元及其组成部分的层次。

例如，2024年5月发表的一项研究利用不同的AI模型分析了1030名年龄在22至37岁之间的年轻成人的大脑扫描数据。该研究主要关注白质——它由大量髓鞘包裹的神经纤维组成，负责在神经元之间传递信息。“我认为我们是第一个检测到两性大脑微观结构差异的研究团队。”该研究的合著者伊冯娜·吕表示。

AI模型分析了大脑中的局部标志性结构（如连接左右脑半球的胼胝体），以及连接远距离细胞的神经通路。研究还考察了白质的束缚方式、密度以及髓鞘的完整性。

结果显示，这些AI算法能够以92%至98%的准确率预测大脑扫描图像所属个体的生理性别。吕博士指出，剩余的误差很可能是由于“人类个体之间存在巨大的变异性”所致。

值得注意的是，没有任何单一大脑区域可以独立用于预测性别。其中一个模型依赖于15个不同的白质区域来进行分类。不过，所有模型都显示出一些一致的模式，尤其是胼胝体——它是大脑中最大的白质结构，横跨左右脑半球——在区分性别方面显得尤为关键。

此图显示了在研究中被AI识别为重要的白质区域（红色标记）。具体而言，该图突出显示了那些在“分数各向异性”（fractional anisotropy）方面存在明显差异的区域，这是衡量白质完整性的一个常见指标。图中左侧的标签对应于研究中使用的三种AI算法。

从出生开始的大脑差异

吕博士及其同事的研究并未设计用于探讨个体的成长经历或环境如何塑造大脑，也没有试图区分哪些大脑差异源于生物学，哪些与社会性别有关。

在科学定义上，生理性别指的是解剖结构、生理特征、激素水平和染色体的生物学差异。一般而言，生理性别特征被划分为男性或女性，但并非所有人的性别特征都能完全归入这两个类别。社会性别则属于文化范畴，它涉及个体的自我认同和表达方式，以及社会对他们的期待和对待方式。社会性别不仅包括“男性”和“女性”，还包括其他身份，例如非二元性别，以及特定文化中独有的性别，例如夏威夷文化中的māhū。

历史上，许多研究都将生理性别和社会性别混为一谈。要想厘清这两个因素在大脑中的具体表现，最有效的方法是长期追踪个体的大脑发育过程——而最新研究正开始朝这个方向推进。

例如，2024年发表的一项研究分析了500多名新生儿的平均大脑体积，发现即便在考虑了出生体重的差异后，男性婴儿的大脑仍然比女性婴儿大6%。同时，女性婴儿的大脑灰质与白质的比例更高。（注：灰质主要由神经元细胞体构成，主要分布在大脑的外层皮层。）有趣的是，这种灰质比例的平均性别差异在成人大脑中同样存在。这也符合逻辑——因为较大的大脑需要更多的白质，以便在远距离的神经元之间传递信号。

从统计学来看，这些整体性的大脑差异比某些小规模结构的差异更加显著。研究还发现：女性的胼胝体相对较大，海马体周围的灰质更多，而且在左侧前扣带回（ACG）——一个关键的情绪处理区域——也拥有更多的灰质。男性在颞叶的部分区域（涉及感官处理）以及底丘脑核（负责运动控制）中，拥有更多的灰质。不过，性别因素只能解释这些大脑结构变化中的一小部分。

正如在成人研究中所观察到的那样，不同性别的儿童在整体大脑体积上的差异也得到了一致性的证实。然而，关于大脑较小结构的体积差异，不同研究的结果则不太一致。上方的图表展示了2024年新生儿研究的发现。图片来源：Marilyn Perkins

研究作者指出，其中一些大脑差异从出生后的最早阶段就已存在，并会持续到成年。这些差异主要体现在整体大脑结构上，但某些较小的局部差异也可能具有持续性。例如，一些研究（但并非所有研究）表明，左侧前扣带回在成人女性中同样比男性更大，而不仅仅是在婴儿期。

对于从出生起就存在且持续存在的差异，很可能是生理性别相关的生物学特征。然而，那些在生命后期才出现或消失的差异（例如海马体的变化），则可能受到环境因素的影响，或者反映出与生理性别相关的发育过程，包括青春期的激素变化等因素。

社会性别与生理性别

这类研究有助于厘清生理性别与社会性别对大脑的独立及相互影响。然而，目前科学界对这两者如何塑造大脑的理解仍然存在巨大空白。埃尔维莎·达马拉（Elvisha Dhamala），纽约范斯坦医学研究所（Feinstein Institutes for Medical Research）精神病学助理教授表示：“在这方面，我们的认知仍然存在‘巨大缺口’。”

达马拉及其同事最近尝试填补这一空白，他们利用了青少年大脑与认知发育研究（ABCD研究）的数据——这是一项美国大型研究，旨在探索儿童的大脑发育与健康状况。研究团队分析了近4800名儿童的功能磁共振成像（fMRI）扫描数据。（注：fMRI 通过检测大脑血流变化，提供大脑活动的间接测量。）这些儿童在9岁或10岁时加入研究，并将在未来10年内持续接受追踪，这为未来的纵向研究提供了可能。

在研究中，fMRI记录了大脑不同区域的活动模式，尤其是当孩子们执行各种任务（例如记忆测试，回忆多张图片）时，哪些神经网络被激活。此外，研究人员还让孩子和家长填写问卷，回答关于孩子对自身性别的感受，以及他们在日常游戏和表达方式上的倾向。

达马拉解释说：“这并不涉及任何临床诊断，只是用来衡量一种行为特征，它能反映你的性别认同。”

研究团队使用这些问卷答案生成了“性别得分”，然后输入AI算法作为数据点，以探索性别认同与大脑活动之间的关系。

此图展示了大脑皮层网络及非皮层结构（左上）与儿童生理性别和社会性别之间的关联。右上方的热图显示了不同脑网络与生理性别的相关性，颜色越暖表示相关性越强，颜色越冷表示相关性较弱。下方两张热图显示了基于家长问卷计算出的性别得分与大脑活动的相关性。左下方的热图代表出生时被指定为女性（AFAB）的儿童，右下方的热图代表出生时被指定为男性（AMAB）的儿童。）

最终，AI算法揭示了两组在很大程度上独立的大脑网络，分别与生理性别和社会性别相关。与生理性别相关的大脑差异主要集中在处理视觉信息、身体感知、运动控制、决策制定和情绪调节的神经网络。与社会性别相关的大脑差异则更加分散，涉及大脑皮层多个区域之间的连接。

在确定了这些大脑网络后，研究人员利用AI训练算法，尝试根据大脑活动预测孩子的生理性别或社会性别。预测生理性别的准确率很高，与吕博士研究的结果类似。预测社会性别则更具挑战性：基于孩子们自己填写的问卷答案，AI无法准确预测他们在性别认同的光谱上的位置。基于家长填写的问卷答案，AI的预测能力略高于随机水平，但仍远远低于对生理性别的预测准确率。

尽管如此，达马拉博士表示，这项研究突出了一个长期被忽视的概念：社会性别会以不同于生理性别的方式塑造大脑。

有趣的是，尽管吕博士和达马拉博士的AI研究方法不同，关注的大脑特征也不同，但它们之间仍存在某些相互关联的线索。达马拉博士表示，在吕博士的研究中被AI识别出的关键白质通路，与她的研究中发现的功能性大脑网络存在一定程度的重叠。

例如，扣带束——围绕胼胝体的一条白质通路，在吕博士的研究中被识别为关键预测因素。而在达马拉博士的研究中，扣带束连接的多个功能性神经网络也被AI识别出来，包括与情绪处理相关的回路。这表明，性别差异可能同时存在于这些神经网络的物理结构和它们的激活模式中，达马拉博士总结道。

性别差异研究的未来

科学家在探究大脑中的性别差异方面已经取得了一些进展，但要真正理解这些区别，还需要进行更多动物实验，以便更好地控制变量。拉兹纳汉博士在2020年合著的一篇论文中指出，这一点对于未来研究至关重要。

目前，实验室大鼠研究已经发现了一些性别相关的大脑差异，例如雌雄个体在神经元之间形成连接的方式不同，以及它们对恐惧记忆的处理方式存在差异。

在人类研究方面，科学家可以在新生儿出生时收集更多大脑数据，以确定在个体接触任何文化影响之前是否已存在基线差异，然后再对其进行长期追踪。拉兹纳汉博士及其同事指出，这种方法可以帮助我们更准确地解析哪些差异源于生物学，哪些受到环境影响。

另一种研究思路是分析X染色体和Y染色体上独有的人类基因。例如，研究那些额外携带或缺失性染色体的个体，有助于科学家揭示某些基因如何影响大脑结构的体积增减，并由此产生性别差异。此外，染色体还可能影响疾病风险。例如：额外携带一条Y染色体会提高自闭症的发生率，而额外携带一条X染色体则不会。这可能有助于解释为什么男性（通常携带一条X和一条Y）患自闭症的概率高于女性（通常携带两条X）。

然而，目前美国的性别研究正面临不确定性。

受新一届政府行政命令的影响，美国国家科学基金会（NSF）正在审查现有研究项目，检查其中是否包含某些“敏感词汇”，如“女性”（woman）、“雌性”（female）和“性别”（gender）。与此同时，美国国立卫生研究院（NIH）似乎已经归档了一项长期政策，该政策原本要求所有研究必须同时使用雌性和雄性实验动物。

“现在一切都充满不确定性。”她担忧道，如果出现最糟糕的情况，“删除性别因素，或者让性别差异研究变得更加困难，只会让我们倒退，而非前进”。

但如果该研究领域能够继续发展，未来的研究可以借鉴ABCD研究的方法，例如使用问卷调查生成社会性别得分。达马拉博士表示，作为一个起点，科学家至少可以询问研究参与者的性别认同，这将有助于在研究中更准确地区分生理性别与社会性别。其他专家也支持这一观点。

如果这些策略得以实施，科学家们将能够大幅推进这个自亚里士多德时代以来就存在的研究领域。他们的研究可能为“先天与后天”之争提供新的视角，揭示性别相关的大脑差异，从而推动抑郁症、阿尔茨海默病等疾病的个性化治疗，或者最终证明所谓的“异性”其实比我们想象的要更加相似。

来源：创意民工