eis_gen

Categories:

46. Сравнение мозга мужчин и женщин – данные МРТ

Гендер определяется мозгом. Но есть ли какие-то особенности в строении мозга трансгендеров? В последние годы этот вопрос довольно активно изучают с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). На первый взгляд, кажется, что это очень просто сделать – надо определить участки мозга, которые отличаются у мужчин и женщин, а затем посмотреть, какому типу они больше соответствуют у трансгендеров. Однако в реальности всё оказывается намного сложней. И хотя проведены сотни исследований, но до ясного ответа пока довольно далеко.  Тем не менее, стоит рассмотреть имеющиеся результаты.  Начнём с работ, в которых сравнивали мозг мужчин и женщин. 

МРТ позволяет количественно оценить разные параметры мозга – объем, площадь, толщину, причём как всего мозга, так и его частей (серое и белое вещество, доли, извилины, таламус, гипокамп и другие структуры мозга).  Между мужским и женским мозгом были выявлены многочисленные отличия, но всё это касается только средних значений (на уровне индивидуума они неинформативны, аналогично ситуации с ростом у мужчин и женщин).  

Из большого числа опубликованных по данному вопросу работ остановлюсь на двух. Это относительно недавние статьи (2018 г. и 2019 г.) и, по сравнению с другими публикациями, в них изучено значительно большее количество людей. Эти статьи можно найти здесь:

1) https://www.researchgate.net/publication/325226589 (Sex Differences in the Adult Human Brain: Evidence from 5216 UK Biobank Participants)

2) https://www.nature.com/articles/s41598-018-38239-2 (Novel findings from 2,838 Adult Brains on Sex Differences in Gray Matter Brain Volume)

Однако прежде чем перейти к результатам, сделаю краткий экскурс в статистику (очень упрощённо). Когда сравниваются группы (в статистике это называется выборки), то найденное между ними отличие не всегда отображает реальность. Допустим, случайным образом отобраны группы - 20 мужчин и 20 женщин и у них значение какого-то параметра в среднем оказалось больше у женщин, чем у мужчин. Однако если набрать новые группы, будет ли между ними такое же отличие? И вообще можно ли полученный результат перенести на всех мужчин и женщин? Вот здесь на помощь приходит статистика, которая позволяет оценить, насколько такому результату можно доверять (в статистике это называется статистической значимостью). 

Важно понимать, что статистика никогда не даёт 100% уверенности в том, что различия, найденные между двумя выборками, существуют в общей популяции. То есть всегда остаётся шанс, что полученный результат не отображает реальность, но чем меньше вероятность этого шанса, тем больше уверенности в надёжности выявленного отличия. Обычно пороговое значение вероятности (probability, сокращённо p), которое принимается для оценки значимости результата, это 5% или в долях 0,05 (знаменитое р = 0.05). Однако, когда группы сравниваются не по одному, а по нескольким параметрам, то это уже множественное сравнение. В этих случаях пороговое значение р должно быть скорректировано в сторону уменьшения (чем больше количество сравнений, тем меньше пороговое значение р). 

Отличие считается статистически значимым, если статистика теста (это вероятность его ошибки и она тоже обозначается как р), меньше либо равна пороговому значению, то есть при единичном сравнении это p ≤ 0.05.

Ещё один важный статистический показатель это размер эффекта (effect size). Его обозначают как  d (Cohen’s d). Ориентировочные оценки размера эффекта следующие:  малый (d=0.2), средний (d =0.5) и большой (d =0.8). Значение d может быть как положительным, так и отрицательным, но знак здесь отображает только «направление эффекта», то есть сравнение мужчин с женщинами даст один знак, а при сравнении женщин с мужчинами знак будет противоположный, но величина эффекта остаётся той же. 

Этот экскурс, надеюсь, поможет понять результаты МРТ сравнения мужского и женского мозга. На рис.1 приведены данные в отношении таких параметров как общий объём мозга и объёмы его отдельных частей.

Распределения значений объёмов у мужчин (голубой цвет) и женщин (розовый цвет) представлены в виде графиков плотности (Density plots). Три более крупных панели с левой стороны это общий объем мозга, объем серого вещества и объем белого вещества. Панели меньшего размера показывают объёмы 7 анатомических участков, каждый в правой и левой половине мозга. Среднее значение у мужчин во всех случаях выше, чем у женщин. Эта разница статистически значима, причём из-за множественного сравнения (помимо приведённых на рис.1 в работе ещё много других), пороговое значение р в данном случае не привычное p ≤ 0.05, а значительно меньшая величина р < 3.0 × 10−25 (минус 25 степени). Размер эффекта d указан в верхнем правом углу каждой панели.  Его значения находятся в диапазоне от -0.31 (небольшой эффект) до -1.49 (большой эффект). Таким образом, по средним значениям объёмов всего мозга и его крупных частей различие между женщинами и мужчинами несомненно. 

Иная картина наблюдается при сравнении мужчин и женщин по объёму серого вещества в разных участках мозга. Эти участки делятся на три типа:

· М=Ж (по средним значениям различий нет)
· Ж>М (среднее значение больше у женщин)
· М>Ж (среднее значение больше у мужчин) 

(не принимайте Ж>М и М>Ж за обозначение трансгендеров!

Расположение этих участков показано на рис.2.  

На рис.2 участки Ж>М (women > men) показаны оранжевым цветом, а участки М>Ж (men > women) синим.  В верхнем ряду рис. 2 эти участки помещены на «прозрачный» мозг. Ниже эти участки наложены на стандарт - мозг MNI (MNI - Montreal Neurological Institute). Во всех указанных участках разница по среднему значению между мужчинами и женщинами была статистически значима, а вот размер эффекта был невелик.  Его наибольшее значение среди участков Ж>М было d=0.38, а среди участков М>Ж чуть больше d=0.53. 

Можно ли по МРТ определить мозг мужской или женский?  Понятно, что на индивидуальном уровне любой параметр неинформативен. Но может быть совокупность разных параметров позволит различить половую принадлежность мозга? Сошлюсь на две публикации, дающие диаметрально противоположные ответы. Одна из них https://www.pnas.org/content/112/50/15468   Sex beyond the genitalia: The human brain mosaic . Её авторы дают отрицательный ответ на вопрос и, по их мнению, «мужского мозга» и «женского мозга» в принципе не существует.

Им оппонируют авторы другого исследования https://www.researchgate.net/publication/298726841  Patterns in the human brain mosaic discriminate males from females.  Эти авторы разработали алгоритм, позволяющий предсказать пол по совокупным параметрам мозга,  определяемых при МРТ. Предсказательная точность этого алгоритма 93% (95% доверительный интервал  89.5–94.9%). 

У меня, как у человека со стороны, создаётся впечатление что, несмотря на большое число полученных данных по сравнению мозга мужчин и женщин, они все ещё не сведены в какой-то единый каталог. Похоже, что причина этого кроется в особенностях МРТ.  Рост человека одинаков при его измерении на разных ростомерах. А вот замеры, проводимые на разных МРТ аппаратах и даже на том же аппарате, но до и после апгрейда его программного обеспечения, могут отличаться. Для диагностики кровоизлияния или опухоли мозга это не имеет значения, а вот для количественного сравнения величин какого-либо параметра у разных людей это очень существенно. Возможно, поэтому в публикациях подчёркивается, что замеры у всех исследованных проводились на одном и том же приборе.  По-видимому, этим объясняется и тот факт, что, несмотря на многочисленность опубликованных данных, в исследованиях мозга трансгендеров для сравнения используют свои собственные контрольные группы мужчин и женщин (к сожалению, очень малочисленные).  Но об этом в следующих постах. 

EIS-gen

Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →

Error

Anonymous comments are disabled in this journal

default userpic
Previous
← Ctrl ← Alt
Next
Ctrl → Alt →