Половой диморфизм мозга человека определяется активностью генов в половых хромосомах

Анализ более 2000 изображений головного мозга обнаружил воспроизводимые различия, связанные с полом, в объеме определенных областей человеческого мозга. Паттерн различий соответствовал паттернам экспрессии генов половых хромосом, наблюдаемым в посмертных образцах коры головного мозга. Это позволяет предположить, что на развитие или поддержание половых различий в анатомии мозга напрямую влияет активность генов.

Credit:
Kirsty Pargeter | 123rf.com

Американские исследователи выявили стойкую корреляцию между различиями в объеме серого вещества разных участков головного мозга мужчин и женщин и уровнями экспрессии генов, локализованных в половых хромосомах тех же участков мозга.

Давно известно о различиях, коррелирующих с полом, в подкорковых структурах мозга мышей. Предполагается, что эти различия во многом определяются воздействием половых гормонов. Более поздние исследования на мышах выявили также достоверные различия в корковых структурах, причем данные по экспрессии генов подсказывали, что в формировании этих различий играют роль гены половых хромосом. Было неясно, насколько эти наблюдения применимы к людям, однако исследования редких генетических заболеваний показывали, что половые различия в строении мозга и у человека могут зависеть от числа половых хромосом в клетке. Известно, кроме того, что половые различия в анатомии человеческого мозга наблюдаются уже при рождении, когда «влияние среды» минимально. Все это подсказывало, что необходимо исследовать прямое воздействие генов на формирование мозга мужчин и женщин.

Ученые из Национального института психического здоровья (NIMH) исследовали более 2000 снимков МРТ головного мозга здоровых людей обоих полов, принадлежащим к различным расам. Изображения были собраны в рамках программы «Коннектом человека» (HCP). Данные, полученные от 976 здоровых людей в возрасте от 22 до 35 лет, выявили участки, в которых объем серого вещества у мужчин статистически превышает таковой у женщин, и наоборот. В среднем женщины имели относительно больший объем серого вещества в медиальной и латеральной префронтальной коре, орбитофронтальной коре, верхней височной и боковой теменной коре, а мужчин — в вентральных височных и затылочных областях, включая височный полюс, веретенообразную извилину и первичную зрительную кору. Полученные результаты подтвердили на другом наборе данных нейровизуализации — из UK Biobank.

Далее ученые сравнили эти данные с трехмерными картами экспрессии генов в клетках коры и подкорковых структурах головного мозга, полученными в посмертных исследованиях 1317 образцов мозга шести практически здоровых доноров. В участках, где объем серого вещества был выше у мужчин, оказалось повышенной экспрессия генов, локализованных в половых хромосомах. Напротив, там где объем серого вещества выше у женщин, экспрессия генов была сравнительно ниже.

Ученые также сравнили свои данные с результатами более чем 11 тысяч исследований в области неинвазивной функциональной нейровизуализации (functional neuroimaging), выявляющей участки мозга, активные при том или ином процессе. Выяснилось, что области, более развитые у мужчин, перекрываются с зонами, отвечающими за распознавание лиц.

Причины половых различий в строении головного мозга мужчин и женщин активно обсуждаются. Часть исследователей склоняются к «гонадоцентричной» версии, полагая, что эти анатомические различия связаны с воздействием половых гормонов. Разумеется, необходимо учитывать и воздействия среды, вызванные принадлежностью человека к женскому или мужскому полу. Однако результаты, полученные сотрудниками NIMH, показывают, что особенности развития головного мозга мужчины и женщины могут напрямую зависеть от активности генов в половых хромосомах нервных клеток.

«Тот факт, что мы наблюдали очень высокий уровень воспроизводимости анатомических половых различий в разных группах мужчин и женщин, а также связь между этими различиями и экспрессией генов половых хромосом, предполагает, что эти различия, вероятно, не являются результатом одних только воздействий окружающей среды», — говорит доктор Армин Разнанан, руководитель отдела нейрогеномики развития NIMH и один из авторов работы. Вклад этих различий в особенности мышления, поведения, психического здоровья у того и другого пола еще предстоит исследовать, отмечается в статье.

Источники

Siyuan Liu, et al. // Integrative structural, functional, and transcriptomic analyses of sex-biased brain organization in humans. // PNAS, 2020, DOI: 10.1073/pnas.1919091117

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно