Тематические термины: нейробиология, сексуальное поведение, сексуальный диморфизм.
Вступление
В последние пару десятилетий велись интенсивные дискуссии по поводу пола и гендера, а также по поводу того, как общества воспринимают и классифицируют сексуальные роли и сексуальное поведение. Развитие методов нейровизуализации позволило нам продвинуть исследования по этой теме и изучить функциональный и структурный нейронный фенотип, лежащий в основе гендерного и сексуального поведения и, в частности, сексуальной ориентации.
Половые различия в морфологии мозга широко задокументированы в нейрокогнитивной и поведенческой областях 1 , 2 . Различия представлены в общем объёме мозга, серые и белых вещества , пропорции и объёмах, а также в плотности ткани нескольких филогенетически старых структур, включая островок, гиппокамп, таламус, скорлупу, миндалину и мозжечок 3 - 7 . Хотя эти результаты могут означать большую вероятность врождённого кодирования репродуктивного поведения и поведения самосохранения (включая сексуальную ориентацию), мы не можем исключить вклад пластичности в формирование сексуальных интересов и ориентации в том смысле, что, например, профили стероидных гормонов могут формировать развитие мужских и женских нейронных фенотипов 8. Однако морфологические и функциональные основы сексуального поведения практически не исследованы.
Репродуктивное поведение (то есть сексуальное или родительское поведение) наряду с поведением самосохранения (например, еда и питьё) по своей сути является полезным и закодировано в филогенетически старых подкорковых структурах, включая таламус, гипоталамус, миндалевидное тело и полосатое тело, при этом каждая область играет определённые роли, например, ожидание и оценка вознаграждения, аффективная обработка, руководство к поиску пищи и т. д. (обзор см. в 9). Доказательства участия этих регионов получены в исследованиях, в которых уже в самой древней филогенетической группе позвоночных (т. Е. Циклостомах) было обнаружено, что основные компоненты базальных ганглиев миноги аналогичны таковым у млекопитающих, и что особенности цепи, молекулярные маркеры и паттерны физиологической активности были сохранены 10 ,11 . Более того, эта система участвует в поведении, таком как решения, основанные на ценностях 11, вознаграждение, стремление к аппетиту или поведение избегания 12 у разных видов (см. Обзор 13). Напротив, вторичные вознаграждения (т. Е. Денежные стимулы) представлены в онтогенетически более новых областях мозга, таких как префронтальная кора 14. Метааналитические данные подтвердили участие этих структур в сексуальном поведении 15. Те же самые регионы были идентифицированы при исследовании связи между сексуальной ориентацией и морфологией и функцией мозга. Например, в ранних исследованиях сообщалось о почти двукратном увеличении объёма супрахиазматического ядра гипоталамуса 16. но вдвое меньшие объёмы третьего интерстициального ядра переднего гипоталамуса (INAH-3) у гомосексуалистов (HoM) по сравнению с гетеросексуальными мужчинами (HeM) и отсутствуют объёмные различия в INAH-3 между гетеросексуальными женщинами (HeW) и HoM 17. Более того, размер срединно-сагиттальной плоскости передней комиссуры был связан как с биологическим полом, так и с сексуальной ориентацией 18. Хотя эти результаты не дублируются двусмысленно и не подчёркивают причинно-следственную связь между морфологическими различиями и сексуальной ориентацией или наоборот, они укрепляют представление о том, что, как и половые различия в структуре и функциях мозга, сексуальная ориентация сильно биологически закреплена. Они также подчёркивают необходимость дальнейших исследований структур мозга средней линии в зависимости от биологического пола и сексуальной ориентации 19 .
Сравнение региональной толщины коры и подкорковых объёмов гетеросексуальных и гомосексуальных мужчин выявило меньшие объёмы таламуса и более тонкую правую орбитофронтальную и правую зрительную коры у HoM 20. Никаких существенных морфологических различий между HeW и HoW на этих территориях обнаружено не было. Однако те же области (в частности, язычная и перикариновая извилина и клиновидная мышца) были тоньше при HeW по сравнению с HeM. Аналогичным образом, в мультимодальном исследовании МРТ HoM показал более толстую переднюю поясную извилину, предклинье и левую затылочно-термопоральную кору по сравнению с HeM и HeW 21. Кроме того, HoM показал более сильные кортико-подкорковые ковариации между этими областями и более сильную функциональную связь между таламусом и гипоталамусом по сравнению с гетеросексуальными мужчинами. Хотя возможно, что HoM может демонстрировать больше «женских характеристик» в отношении показа аналогичной толщины коры головного мозга HeW, эти особенности отличаются от таковых у HeM. В другом исследовании сексуальной ориентации с использованием воксельной морфометрии (VBM) меньшая плотность серого вещества наблюдалась в вентральном мозжечке, левой вентральной премоторной коре и височно-базальной коре у гомосексуальных женщин по сравнению с гетеросексуальными женщинами 22. В то время как не сообщалось о морфологических различиях между HoM и HeM, левая медиальная височная доля показала уменьшение серого вещества у HeM, чем у HeW, что позволяет предположить, что эта область имеет более «мужской» структурный паттерн в HoW. Помимо локальных различий в объёме, у HoM наблюдалась атипичная по полу церебральная асимметрия и функциональные связи по сравнению с гетеросексуальными мужчинами и женщинами, что указывает на правую церебральную асимметрию у HeM и HoW, но симметричные объёмы полушарий у HoM и HeW 23.
Хотя эти находки показывают широкие функциональные и морфологические различия в областях головного мозга между HoM и HeM, некоторые структурные сходства кажутся постоянными между HoM и HeW. Эти результаты подтверждаются нейрокогнитивными данными, показывающими меньшую асимметрию и относительную феминизацию жидкого интеллекта у HoM по сравнению с HeM 24. Точно так же метаанализ выявил кросс-половой сдвиг в когнитивных способностях в том, что HoM работает аналогично HeM, а HoW - аналогично HeM 25. Более того, гомосексуализм, по-видимому, связан с менее отчётливой церебральной половой дифференциацией 26.
Взятые вместе, хотя существующие данные предполагают, что сексуальная ориентация человека связана с морфологией мозга, разнородное и ограниченное количество исследований препятствует глубокому пониманию общих и различных нейронных сигнатур сексуальной ориентации у мужчин и женщин. Здесь мы стремились проанализировать половые различия в региональных объёмах серого вещества, связанные с сексуальной ориентацией. Основываясь на предыдущих результатах морфологических различий в подкорковых лимбических и сенсомоторных областях, особенно в таламусе и гипоталамусе, мы предположили, что объёмы серого вещества в этих областях будут связаны с сексуальной ориентацией. В частности, мы предсказали, что (1) таламус и поясная извилина покажут объёмные различия между HeM и HoM.
Методы
Участников
В анализ вошли данные МРТ 37 мужчин (21 гомосексуальный мужчина = HoM; 16 гетеросексуальных мужчин = HeM) и 37 женщин (19 гомосексуальных женщин = HW; 18 гетеросексуальных женщин = HeW) (см. Дополнительную таблицу 1) для выборки демографических данных; N = 74). Участников набирали через доски объявлений университетов, в организации лесбиянок, геев, бисексуалов, транссексуалов и квир или допросов + (LGBTQ +) в Аахене, Кельне и прилегающих районах, а также по устной рекомендации. Биологический пол регистрировался при рождении, а сексуальная ориентация оценивалась по самоотчёту. Всех участников попросили указать свою сексуальную ориентацию во время измерения, используя шкалу от 1 до 4 в диапазоне от (1) исключительно гомосексуальная, (2) преимущественно гомосексуальная, (3) бисексуальная или (4) гетеросексуальная. Мы включили только гетеросексуальных участников, которые идентифицировали себя как исключительно гетеросексуальные. Гомосексуальные участники были включены при самоидентификации как исключительно и / или преимущественно гомосексуальных. Бисексуальные участники были исключены. В целом, 19 мужчин-гомосексуалистов и 15 женщин-гомосексуалисток идентифицированы как исключительно гомосексуалисты, в то время как двое мужчин-гомосексуалистов и 4 женщины-гомосексуалистки определены как преимущественно гомосексуалисты. Всего в исследовании приняли участие 21 гомосексуальный мужчина и 19 гомосексуальных женщин. Из 74 участников пятеро были левшами (3,7%; двое HoW, два HeM, один HeW). Критериями исключения были расстройства оси I, оценённые с помощью четвёртого издания немецкой версии Диагностического и статистического руководства по психическим расстройствам (SCID, Wittchen et al. 1997). Другими критериями исключения были стандартные критерии исключения МРТ и заболевания, влияющие на церебральный метаболизм. Исследование было одобрено местным этическим комитетом медицинского факультета Ахенского университета RWTH (EK 088/09) и соответствовало Хельсинкской декларации (1964 г.) и её более поздним поправкам или сопоставимым этическим стандартам. Все участники дали информированное согласие до участия и получили финансовую компенсацию за своё участие в исследовании.
Анализ поведенческих данных
Мы проверили нормальность анкетных данных с помощью тестов Шапиро Уилка. Многовариантный ковариационный анализ (MANCOVA) был проведён для сравнения каждой анкеты между четырьмя группами, с соответствующими оценками анкеты в качестве зависимых переменных, а сексуальная ориентация и биологический пол в качестве фиксированных факторов. Каждый MANCOVA содержал возраст, маневренность и образовательный уровень как ковариаты, не представляющие интереса для корректировки потенциальных эффектов этих переменных.
Анкеты
Роль инвентаризация Bem Sex (фермент BsrI), немецкий вариант перечня клинической личности акцентуаций (ИКП; 27 Кадастр NEO Пять-фактор (NEO-FFI 28) и Торонто Алекситимия шкало (TAS-20 29) были оценены в каждом. Эти данные были собраны в рамках более крупного исследования 19 , 30 , 31. Для измерения гендерного самовыражения и ролей с точки зрения мужественности и женственности использовался опросник половых ролей Бема (BSRI) 32. BSRI - это шкала самооценки, которая оценивает 60 личностных качеств с использованием 7-балльной шкалы Лайкерта, 20 из которых, как считается, отражают мужественность, 20 - женственность и 20 - гендерную нейтральность. Шкала обладает хорошими психометрическими характеристиками с альфа-коэффициентами 0,78 для подшкалы женственности и 0,87 для подшкалы мужественности, а также высокой надёжностью теста-ретеста 33. Немецкая версия Описи клинических проявлений личности (IKP) применялась для клинической характеристики личности выборки 27. IKP состоит из 132 пунктов, взятых из DSM-IV и ICD-10, которые оценивают 11 личностных акцентуаций размерно (параноидальный, зависимый, импульсивно-взрывной, шизоидный, нарциссический, пограничный, избегающий, компульсивный, шизотипический, антисоциальный и театральный аспекты). Пятифакторный опросник NEO (NEO-FFI) использовался для оценки личностных черт «большой пятерки» (невротизм, экстраверсия, открытость, покладистость и добросовестность) 28. Кроме того, уровни личностного аспекта алекситимии оценивались с помощью шкалы алекситимии Торонто из 20 пунктов (TAS-20), которая измеряет степень, в которой человеку трудно идентифицировать свои чувства, описывать их другим и проявлять внешне ориентированный когнитивный стиль (29). Дополнительная таблица 2 показаны средние значения и стандартные отклонения для каждого из доменов, описанных выше (BSRI, ICP, NEO-FFI и TAS-20) для всех групп.
Данные структурной визуализации
MR процедура и предварительная обработка
Данные структурной магнитно-резонансной томографии были получены с использованием МРТ-сканера 3-T PRISMA (Siemens Medical Systems, Эрланген, Германия), расположенного в отделении психиатрии, психотерапии и психосоматики больницы RWTH Aachen University. Структурные изображения, взвешенные по T1, были получены с помощью 20-канальной катушки для головы с помощью трёхмерной последовательности градиентных эхо-изображений, подготовленных намагничиванием (MPRAGE) (размер вокселя: 1 × 1 × 1 мм, матрица 256 × 256, поле зрения : 256 × 256 мм 176 срезов, TR = 1900 мс, TE = 2,52 мс, угол поворота = 9).
Данные изображений были предварительно обработаны с использованием Computational Anatomy Toolbox (CAT12), реализованного в SPM12 (Wellcome Department of Imaging Neuroscience Group, Лондон, Великобритания; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm) и работающего под MATLAB 2012b (The Math-Works, Натик, Массачусетс). Мы использовали настройки CAT12 по умолчанию, поскольку панель инструментов показывает улучшенную чувствительность для обнаружения различий в объёме серого вещества (GMV) по сравнению с VBM8 34. Трёхмерные T1-взвешенные изображения МРТ были переориентированы в интеркомиссуральной плоскости, скорректированы на неоднородности напряжённости поля и пространственно нормализованы на стандартное пространство MNI. Диффеоморфная анатомическая регистрация посредством экспоненциального алгоритма линейной алгебры (DARTEL) использовалась для нормализации (35), потому что DARTEL обеспечивает более точную пространственную нормализацию шаблона, чем традиционный алгоритм 36. Затем изображения были сегментированы на серое вещество (GM), белое вещество (WM) и спинномозговую жидкость (CSF) и модулированы с помощью детерминант Якоби. Наконец, модулированные объёмы GM были сглажены с помощью ядра Гаусса с полной шириной 8 мм на полувысоте (FWHM). Проверка на однородность не выявила выбросов, поэтому объёмы GM всех 74 участников (21 HoM, 16 HeM, 19 HoW, 18 HeW) были включены в последующие анализы.
Анализ VBM: сексуальная ориентация
Во-первых, был проведен анализ всего мозга с использованием полных факторных планов для сравнения GMV в отношении сексуальной ориентации (вся выборка и для каждого биологического пола, то есть женщины по сравнению с мужчинами), включая возраст, общий внутричерепной объем (TIV), образование и подвижность как регрессоры не представляют интереса. Был проведен дополнительный анализ конъюнктуры для выявления совпадений и различий в GMV в отношении сексуальной ориентации во всей выборке с разбивкой по биологическому полу. Для всех анализов мы применяли поправки на ошибку Family-Wise Error (FWE) на уровне вокселей ( p 0,05), чтобы исправить множественные сравнения. Координаты в таблицах представляют собой локальные максимумы для каждого кластера или подкластера.
Моделирование связности и функциональное декодирование
Функциональные свойства данной области мозга во многом зависят от её профиля связи. Чтобы обнаружить функциональные отпечатки пальцев в регионах, идентифицированных нашим анализом VBM, мы исследовали паттерны функциональной связи независимо от задачи или отдыха. С этой целью мы использовали проблемно-зависимый (мета-аналитическое моделирование связи, MACM) и проблемно-независимой (в покое состояния фМРТ) связность анализа для каждой из областей, извлекаемых (см 37 - 39 для получения более подробной информации). Функциональные отпечатки пальцев были идентифицированы с использованием категорий метаданных поведенческого домена и класса парадигмы из базы данных BrainMap 38, 40; http://www.brainmap.org). Они описывают классы психических процессов, выделенные статистическими контрастами, вычисленными в анализируемых экспериментах. Поведенческие области обозначают психические процессы, изолированные соответствующим контрастом, тогда как классы поведенческой парадигмы классифицируют задачи, используемые в конкретных исследованиях.
Кроме того, мы провели ещё два исследовательских анализа:
Наложение модели на основе NeuroQuery
NeuroQuery - это недавний онлайн-автоматизированный метааналитический инструмент, основанный на контролируемых методах машинного обучения, который используется в более чем 13 000 полнотекстовых публикаций. Инструмент собирает результаты из литературы в карту мозга, используя запросы с произвольным текстом или отдельные термины. Следующие результаты представляют собой прогнозы вероятности наблюдаемых местоположений мозга (пересчитанные на их стандартное отклонение) (41), которые менее чувствительны к вариациям терминологии. Таким образом, NeuroQuery расширяет объем наших анализов MACM, извлекая из литературы исчерпывающую статистическую сводку данных, собранных в результате нейровизуализационных исследований. Поскольку инструмент был опубликован после того, как мы завершили сбор данных, мы не использовали вывод результатов NeuroQuery для запроса «сексуальная ориентация» в качестве предиктора. Вместо этого мы наложили наши результаты VBM на карту, полученную из NeuroQuery на основе термина «сексуальная ориентация» (https://neuroquery.org/query?text=%22sexual+orientation%22), в результате чего было получено 40 исследований, чтобы проверить, соответствуют ли наши результаты против функциональных и структурных документов, связанных с этим термином.
Анализ ROI: взаимосвязь между GMV, извлечённым из кластеров, и самооценкой гендерных ролей
В ходе последующего исследовательского анализа мы исследовали, были ли выявленные кластеры GMV в значительной степени связаны с самооценкой участников гендерных ролей. Анализ серого вещества VBM ROI проводился на кластерах, возникающих из гетеросексуальных гомосексуальных и обратных контрастов, а также оценок мужественности и женственности из анкеты BSRI. Средние оценки параметров были извлечены с помощью MarsBaR (http://marsbar.sourceforge.net/) и введены в анализ SPSS 20 (SPSS, Чикаго, Иллинойс). Частичные односторонние корреляции были выполнены между GMV и оценками гендерной идентичности (мужественность, женственность) с возрастом, TIV и ручностью как ковариатами, не представляющими интереса.
