關注生命倫理 正視社會歪風

男女腦不同

文麗兒   |   明光社項目主任
15/05/2017

大腦──人體最奇妙的一個器官,迄今科學家或腦神經學家仍未能完全解釋腦部的結構及運作,但腦部卻是人體最重要的器官,主宰著人的生命、活動能力、語言能力、情感表達、對外界刺激的反應等等。而最特別的是,每個人的腦部結構和運作都有所不同,令人建立出屬於自己的獨特狀態。有研究指男性與女性的腦部有顯著的分別,而這些分別令男性與女性在行為或其他反應上有明顯不過的差異,我們邀請了思智學院院長、香港大學精神醫學系榮譽助理教授張頴思博士為大家從腦部的結構及功能層面講解大腦與兩性差異的關係。

男人腦?女人腦?

張博士指要看男女在腦部的分別,須從三方面去量度:結構性、功能性及行為表現上的分別,但三方面並沒有絕對的關連,即是說結構上較大,但不等於功能一定比較好。我們分別從上述三個層面理解兩性腦部的分別。

  • 結構性分別

張博士以硬件比喻腦部的結構。到底男性和女性的硬件有沒有明顯的不同?張博士表示很多研究都指出男性腦部的總體積比女性大,[1]男性腦部的灰質體(grey matter)──即腦部的細胞比較多,從出生的時候便已經知道;但有趣的是,當剔除總體積,拉一條平均線,按比例來說會發現成年女性不論左腦還是右腦的灰質體都比男性多(圖1及圖2),有研究發現腦部不同部位的灰質體大小都有明顯的差別;至於白質體(white matter)──即腦神經元的連接方面,雖有指女性的白質體比較大,但明顯的差異則比較小(圖3及圖4),而白質體會隨著成長及學習而不斷增多,因此當學習的知識愈多,白質體的體積亦會愈大;相反,灰質體不會隨著年紀增多,反而部份更會因沒有使用而死去,即是說當腦部某些區域不被使用,當中的細胞會自然老死。

從結構層面上說,男性的腦部總體積較大,但灰質體的平均體積則女性較高,而白質體的體積亦是輕微較男性高。

 

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圖1

 

 

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圖2

 

 

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圖3

 

 

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圖4

 

  • 功能上的分別

至於腦部功能,一般是指腦部的灰質體在運作時的呼吸情況,透過儀器檢查腦部的氧氣輸送情況,便可以觀察到腦部哪些區域在活動,以及它的活躍程度。

張博士以一份研究向我們簡單地解說功能上的分別,研究測試男女學生在數學心算上的表現,或許一般人都會認為男性的數學演算會較優勝,但這個研究結果卻有點出人意外,發現受研究的女生在運算簡單算術的表現較好,反應比較快少少,研究發現在運算數字的腦部區域,女性的灰質體比男性多,而男性該腦部區域的氧氣輸送情況比女性高。由此看來,即使腦部的氧氣輸送較多,都不等於必然有一個較好的行為表現。因此女性在日常生活的運算一般都比男性快,例如:計算減價折扣,但對於程度較複雜的數理公式運算,例如:精算、計算較複雜的投資回報,男性則可能比較佔優。

至於男女腦部在功能上的分別,不同研究亦指男女腦部不同位置的活躍程度有明顯的差別,當中白質體擔當著一個十分重要的角色。白質體的活躍程度同時亦很影響一個人的行為表現。張博士指出,男女兩性的白質體分佈都有明顯不同,例如在胼胝體(Corpus Callosum, CC)的非等向性指標(fractional anisotropy, FA)[2]的電腦影像顯示,年青成年男性CC的前及後部的FA值相對地較低(圖5)。而總體來,成年男性在CC的FA值比女性高。

 

 

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圖5. Significant gender effect on regional fractional anisotropy (FA) of the corpus callosum (CC) in 29 normal young adults (Oh and others 2007). The authors developed a tractography-guided (TGI) parameterization method that allows for statistical analysis on both midsagittal and parasagittal structure of the CC. Specifically, cutoff tract length from seed points is (A) 3 cm and (B) 4 cm, respectively. Yellow to red areas represent regions where the FA values were found to be significantly higher in men; the converse is shown as cyan to blue (see color bars). As shown, men have higher FA values for global CC structure areas in the parasagittal and midsagittal space but lower FA values in the partial areas of the rostrum, genu, and splenium.

有研究5至18歲兒童及青少年的腦部差異的研究結果顯示,[3]白質體的FA值會隨年齡與性別出現不同的數值(圖6)。男孩子的左腦枕葉頂(left occipitoparietal)、右腦額葉(right frontal)、左腦頂葉(left parietal)及左腦額葉(left frontal)的白質體的FA都比女孩高,而女孩在CC的FA較高。男女隨著年齡的成長,不同部位的白質體的FA值不同,女孩子左腦弓狀束(right arcuate fascisulus)的FA會隨年齡增加,男孩則減少;而男孩的左腦額葉的FA值會隨年齡增加,女孩卻會減少。

 

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圖6 Gender effect on white matter (WM) diffusion parameters in a cohort of 105 children and adolescents aged from  5 to 18 years (Schmithorst and others 2008b). (a) WM areas with a significant main effect of gender on fractional anisotropy (FA) (blue = boys > girls, yellow-red = girls > boys). (b) WM areas with a significant gender-by-age interaction on FA (blue = boys > girls, yellow-red = girls > boys). (c) WM areas with a significant main effect of gender on mean diffusivity (MD) (blue = boys > girls, yellow-red = girls > boys). (d) WM areas with a significant gender-by-age interaction on MD (blue = boys > girls). Slice location (sagittal; Talairach coordinate system) is given at the bottom of each frame.

  • 行為表現上的分別

張博士指我們比較認識的男女分別一般都在行為表現上可進行觀察,例如男性在數學及與空間有關的層面比較優勝;女性在語言及情緒處理上則比較佔優。部份原因是因為兩性在腦部不同區域的白質體分佈及連繫的活躍程度不同。

張博士以一個經典的研究[4]講解,研究主要圍繞長期痛楚對人造成的各種影響以及如何提供醫療照顧。研究報告中引述早在1991年已有學者透過PET scan (Positron emission tomography) 觀察腦部數個區域,包括體覺皮質區(primary and secondary somatosensory cortex), 前腦島(anterior insula), and (前扣帶皮層 (anterior cingulated cortex, ACC),從而推斷兩性對痛楚的敏感度及忍耐程度的分別。透過腦部的一些掃描圖片,發現人體在遇到50度高溫的刺激時,兩性腦部會透過不同的區域作出反應,而反應的程度亦有所不同(圖7)。

 

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圖7  A positron emission tomography scan image of rCBF responses of 10 males (M) and 10 females (F) to repetitive noxious heat stimulation (50°C) of the left volar forearm. Significant activation of the contralateral anterior cingulate cortex, premotor, insular cortex, ipsilateral insula, and bilateral cerebellar vermis has been identified. From “Gender Differences in Pain Perception and Patterns of Cerebral Activation During Noxious Heat Stimulation in Humans,” by P. E. Paulson, S. Minoshima, T. J. Morrow, and K. L. Casey, Pain, 76, 1998, p. 227. Copyright 1998 by the International Association for the Study of Pain. Reprinted with permission.

研究顯示女性對於感受痛楚時腦部十分活躍,而有反應的區域比男性多,因此較男性更易感到痛楚;但有趣的是,即使女性如此容易感受痛楚,但卻比男性更能忍受痛楚。張博士提到可能與女性考慮痛楚的意義有關,例如生產,女性生產時的痛楚很巨大,但在生育時會「死忍」,並且很快便會被新生命的喜悅掩蓋痛楚,因為生育對女性的意義令她足以忍受。

當然,過往有海量究都告訴我們男女的腦部在功能上有明顯的差異,因此男女兩性有明顯的行為表現上甚或性格上的差異,而他們都有較優勢可發展的層面。

腦部以外的影響

至於除了腦部會影響兩性的發展外,腦部的荷爾蒙又會否擔當著一個重要的位置?張博士以一份研究[5]略略為大家解釋。腦下垂體在青春期時會發出訊號令性器官發展,而會影響腦下垂體的荷爾蒙就是我們都較熟悉的睪酮素,如果缺乏男性荷爾蒙,腦部的發育會比較容易偏向似女性,青春期後男女兩性的發育才算為較完整;而除了荷爾蒙外,環境氣氛及社會學習都會影響個人建立性別的氣質,因此社會文化對於塑造一個人,其實亦有其重要性。

在培育下一代,先了解兩性在先天發展上的分別固然重要,這樣才可以按著他們的特質而給予適當的培育;同時,亦要留意社會環境及文化如何塑造意識型態。兩性先天的差異提醒我們,不要否定男女本質上的不同,同時應讓社會更多體現男女兩性的特質所能展現的獨特性與美好,而不是單單的盲目提倡所有狀況都需劃一處理或對待才是公平。

 

 


[1] Allen, J. S., Damasio, H. et al. (2003). Sexual dimorphism and asymmetries in the grey-white composition of the human cerebrum. NeuroImage, 18, 880-894.

[2] FA(非等向性指標,fractional anisotropy)為擴散張量攝影(Diffusion Tensor Images)常用的指標,作為代表水分子擴散張量之大小及水分子擴散之方向性。

[3] Schmithorst, V.J., Holland, S.K., & Dardzinski, B.J. (2008). Developmental differences in white matter architecture between boys and girls. Hum Brain Mapping, 29(6), 696–710.

[4] Gatchel, R. J., Peng, Y. B., et al. (2007). The Biopsychosocial Approach to Chronic Pain: Scientific Advances and Future Directions. Psychological Bulletin, 133(4), 581-624.

[5] Kelly, S. J., Ostrowski, N. L., & Wilson, M. A. (1999). Gender differences in brain and behavior: Hormonal and neural bases. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 64, 655-664.