Ученые из Корнеллского университета в Итаке проанализировали данные МРТ более тысячи человек в возрасте от 8 до 100 лет. Исследование показало, что различия в структуре нейронных связей между полами минимальны в детстве, но резко усиливаются в период полового созревания и продолжают нарастать в зрелом возрасте. Работа помогает понять, почему мужчины и женщины по-разному предрасположены к психическим расстройствам.
Мозаичность и диагностика. Не существует строго «мужского» или «женского» типа мозга как монолитной структуры. Большинство людей обладают набором признаков обоих полов. Трудность интерпретации данных МРТ заключается в том, что отдельные параметры могут почти не отличаться, но при их совокупном анализе нейросетью разрыв становится заметным. Это объясняет, почему женщины чаще страдают от депрессии из-за гиперсвязанности определенных зон, а мужчины в четыре раза чаще сталкиваются с аутизмом.
Исследователи обнаружили, что траектории развития мозга у мужчин и женщин существенно расходятся с течением времени. Структурные различия — физические связи между областями — достигают пика в среднем возрасте. У женщин наблюдаются более сильные связи в сети пассивного режима работы мозга, которая отвечает за самосознание и социальные взаимодействия. У мужчин же с возрастом усиливаются структурные связи внутри мозжечка, координирующего двигательную активность. Работа размещена на сервере препринтов biorxiv.
Эти процессы во многом совпадают с графиком изменения уровня половых гормонов в организме. Авторы работы подчеркивают, что понимание таких закономерностей критически важно для медицины. Как отмечает соавтор исследования Эми Куцейески: «Мы воодушевлены этим исследованием, которое, насколько нам известно, является первым в своем роде сравнением того, как половые различия в нейронных сетях эволюционируют на протяжении всей жизни».
Социальный фактор и биология
Ученые описали использованный ими метод машинного обучения с помощью элегантной метафоры. Представьте, что мозг — это огромный город с тысячами дорог (структура мозга) и интенсивным трафиком (функции мозга). ИИ-система Krakencoder работает как картограф: она сжимает хаос миллионов маршрутов в одну простую и четкую схему. Вместо того чтобы изучать каждый переулок, алгоритм находит «скрытые правила», по которым живет этот город.
Программа одновременно видит и дороги, и то, как по ним движутся машины, объединяя и то и другое в единый цифровой код. Благодаря такому «сжатию» данных ученые заметили: с возрастом дорожные сети в «мужских» и «женских» городах начинают строиться по принципиально разным планам. Это раньше ускользало от обычных приборов.
Но несмотря на очевидные физические отличия, в научной среде ведутся споры о первопричинах таких трансформаций. Критики указывают на то, что мозг пластичен и постоянно подстраивается под окружающую среду. Различия в воспитании, образовании, уровне социального стресса и гендерных ролях могут влиять на архитектуру нейронных связей не меньше, чем биологический пол.
На сегодняшний день сложно разделить генетические и социальные факторы, так как мозг каждого человека представляет собой уникальную мозаику черт. Ученые планируют продолжать наблюдения за одними и теми же людьми в динамике, чтобы выяснить, как жизненный опыт и внешние обстоятельства формируют те самые нейронные паттерны, которые мы привыкли считать мужскими или женскими. Это позволит в будущем создавать более персонализированные методы лечения депрессии, тревожных расстройств и аутизма, учитывая индивидуальную историю развития мозга.