Miesten ja naisten aivojen eroavaisuudet

Aivojen kehityskulun mekanismit

Pitkään on ollut vallalla käsitys jonka mukaan naarassukupuoli on oletusarvoinen, ja että urossukupuoli kehittyy lisäämällä ominaisuuksia tähän oletusarvoon. Tämä käsitys pitää paikkansa, mutta vuonna 2017 on saatu selville että naaraaksi kehittyminen edellyttää COUP-TFII-proteiinia, jonka tehtävänä on hävittää urossukupuolelle kuuluvaa kudosta alkiosta. Pitkään vallalla ollut käsitys on siis hieman täsmentynyt.
Mekanismeja ja syitä sukupuolten aivojen eroille ei täsmällisesti tiedetä. Niitä pyritään selittämään genetiikalla ja hormoneilla. Geneettisesti miehen ja naisen keskeinen ero on Y-kromosomi, mutta siinä on erittäin vähän geenejä joista suuri vieläpä vain koodaa proteiineja. Y-kromosomin sisältämät geenit tunnetaan hyvin, eikä Y-kromosomia pidetä relevanttina. Kiveksistä erittyvää testosteronia on miehillä monikymmenkertainen määrä naisiin verrattuna ja testosteronia pidetään merkittävänä sukupuolten erojen aiheuttajana. Testosteronin merkittävää vaikutusta tukee se, että androgeeni-insensitiivisyyssyndroomaa sairastavat XY-miehet ovat naisen kaltaisia, koska heidän kehonsa ei reagoi testosteroniin lainkaan.
Vuonna 2016 julkaistun tutkimuksen myötä on saatu tietää, että sikiövaiheen altistus testosteronille ohjelmoi neuraaliset kantasolut, jotka vaikuttavat aivojen kasvuun ja sukupuolieroihin. Toisaalta estrogeeneihin eli naishormoneihin kuuluva estradioli aiheuttaa poikien aivojen maskulinisaation. Testosteroni aromatisoituu estrogeeniksi. Estradioli saavutetaan aromataasi-entsyymin avulla. Testosteroni ei ole välttämättä ratkaiseva hormoni eroavaisuuksien kehittymisessä, vaan se saattaa olla vain esiaste, josta muodostuu 5α-reduktaasientsyymin pelkistämänä potentimpaa dihydrotestosteronia sekä aromatisoitumisen kautta estradiolia. Estradioli sitoutuu estrogeenireseptoriin.
Aluksi alkioiden hypotalamukset ovat samanlaisia. Naisten ja miesten hypotalamukset kehittyvät alkioina erilaisiksi, koska naarailla täytyy olla kuukautiskiertoa ohjaava mekanismi, kun taas miehiltä se täytyy hävittää. Miehillä alkiovaiheessa estradioli minimoi hypotalamuksen osan. Täysi hypotalamuksen osan häviäminen edellyttää syntymänjälkeistä testosteronialtistusta. Naisilla on myös estradiolia verenkierrossa, mutta se ei vahingoita hypotalamuksen osaa. Tämä saavutetaan siten että naisilla estradioliin kiinnittyy alfafetoproteiini, joka estää estradiolia ylittämästä veri-aivoestettä. Fetoproteiinia on alkion ruskuaispussissa ja sitä erittää sikiön maksa.

Erot aivojen koossa ja rakenteessa

Miesten aivot ovat keskimäärin 10–15 prosenttia suuremmat kuin naisilla. Miehen aivot painavat keskimäärin 1378 grammaa ja naisten keskimäärin 1248 grammaa. Miesten aivojen suuremmasta koosta huolimatta naisten ja miesten yleisälykkyydessä ei ole juurikaan eroa. Miehillä on aivoissa enemmän harmaata ainetta ja naisilla valkoista ainetta. Naisilla aivokuori (cortex) on paksumpi ja poimuttuneempi. Miehillä on neokorteksissa (neocortex), joka vastaa ihmisen ajattelun korkeammista toiminnoista, 16 prosenttia enemmän (23 miljardia) neuroneita kuin naisilla (19 miljardia). Lisäksi miehillä on arviolta 40 prosenttia enemmän (175 biljoonaa) synapseja neokorteksissa kuin naisilla (110 biljoonaa).
Miesten aivoissa on aivopuoliskojen sisäisiä yhteyksiä; sen sijaan naisilla yhteydet kulkevat aivopuoliskojen välillä. Nämä erot eivät ole korostuneita alle 14-vuotiailla. Yhteyksien eroavaisuus tarkoittaa, että naisilla on vahvuuksia loogis-intuitiivisessa ajattelussa ja miehillä toimimiseen liittyvässä havainnoimalla ja tekemällä toimia joihin liittyy motorinen kontrolli. Naisten aivopuoliskojen välistä loogis-intuitiivista näennäisen epäloogista ajattelua kutsutaan arkikielessä naisten "tippaleipäaivoiksi" ja miesten yhteen asiaan keskittyvää ja muut asiat poissulkevaa ja suoraviivaista aivopuoliskon sisäistä ajattelua miesten "putkiaivoiksi". Eläintieteilijän, etologin Jussi Viitalan mukaan karrikoitu malli tippaleipä- vai putkiaivoista kuvaa yllättävän hyvin sitä, että miesten ja naisten aivojen rakenteessa on eroa.
Heteronaisilla yleensä oikea aivopuolisko on dominoiva. Sen sijaan heteromiehillä yleensä vasen aivopuolisko on dominoiva. Aivojen kuvausten perusteella tiedetään, että homomiesten ja heteronaisten aivojen rakenteet muistuttavat toisiaan; vastaavasti lesbojen ja heteromiesten aivojen rakenteet muistuttavat toisiaan. Homomiesten ja heteronaisten kumpikin aivopuolisko on samankokoinen ja heillä on vasemmassa mantelitumakkeessa enemmän hermoyhteyksiä kuin oikeassa. Lesbojen ja heteromiesten oikea aivopuolisko on vasempaa suurempi, ja hermoyhteyksiä on enemmän oikeassa mantelitumakkeessa. Transihmisillä on aivot jotka eivät ole täysin naisen eivätkä miehen aivot, vaan erilaiset uniikit aivot.
Heteronaisilla ja homomiehillä veren virtaus aivoissa on pelkoon ja ahdistukseen liittyville alueille. Sen sijaan heteromiehillä ja lesbonaisilla veren virtaus on aggressiivisuuteen liittyville alueille. Miehet ovat aggressiivisempia ja kilpailuhenkisempiä kuin naiset. Heteromiehet ovat fyysisesti aggressiivisempia kuin homomiehet.
Sarah M. Burken et. al tutkimuksessa vuodelta 2017 löydettiin merkittävät erot heteronaisten ja heteromiesten aivoista aivokuvauksella. Toisaalta lesbojen ja homomiesten aivot olivat lähes identtisiä.

Aivot piirteiden mosaiikkina

Käsitys aivojen sukupuolittuneisuudesta on vanha. Perinteisessä käsityksessä poikasikiön kiveksistä erittyy testosteronia joka maskulinisoi aivot miehisiksi. Psykologi Daphna Joelin ajatuksen mukaan ei ole olemassa erillisiä miesten ja naisten aivoja, vaan kaikkien ihmisten aivot olisivat intersex-mosaiikki, joissa on enemmän tai vähemmän mies- tai naistyypillisiä anatomisia piirteitä. Joelin tutkimus osoittaa, että naisten ja miesten aivoissa ja käyttäytymisessä on eroja, mutta ihmisen aivoja ei voi anatomisesti jaotella kahteen erilliseen luokkaan. Tutkimuksessa käytettiin aivokuvia joista vertailtiin aivojen eri osien kokoja. Osien kokoa vertailemalla vain 0–8 prosentilla henkilöistä oli täysin miestyyppiset tai täysin naistyyppiset aivot. Suurin osa henkilöistä oli puolivälissä.

Empatisoivat vai systematisoivat aivot

Miehen aivoja pidetään systematisoivina ja naisen aivoja empatisoivina. Se tarkoittaa että miehellä on taipumus ymmärtää ja rakentaa systeemejä. Sen sijaan naisella on taipumus empatiaan. E-S-teoriaa on kehittänyt professori Simon Baron Cohen.

Sukupuolten älykkyysosamäärät

Yhdysvaltojen psykologiyhdistyksen (APA) mukaan älykkyysosamäärätestit on laadittu sillä tavalla, että niissä ei esiinny sukupuolittaisia eroja.

Eroavaisuudet kielellisissä kyvyissä

Naisilla on verbaaliset keskukset molemmissa aivopuoliskoissa. Miehillä sen sijaan on vain yksi verbaalinen keskus, joka sijaitsee vasemmassa aivopuoliskossa. Naisilla on taipumus käyttää enemmän sanoja keskustellessaan tai kuvaillessaan tapahtumaa, tarinaa, henkilöä, esinettä, tunnetta tai paikkaa. Miehillä on lisäksi vähemmän yhteyksiä sanakeskusten ja muistojen ja tunteiden välillä. Naiset ovat parempia puhumaan tunteista, emootioista ja tuntemuksista sekä ovat kiinnostuneempia puhumaan näistä.
Yhdysvaltalaisten SAT-tasokokeiden verbaalisessa osiossa joka testaa kriittistä lukutaitoa miehet saavat keskimäärin aavistuksen korkeampia pisteitä kuin naiset keskimäärin (neljä pistettä vuonna 2015). Kuitenkin kirjoitusosiossa naiset saavat keskimäärin noin 10 pistettä enemmän kuin miehet keskimäärin (490 ja 478 vuonna 2015).
Naiset pärjäävät miehiä paremmin kielellistä sujuvuutta (verbal fluency) mittaavassa tehtävässä jossa tulee keksiä mahdollisimman paljon sanoja jotka alkavat annetulla alkukirjaimella (esim. kirjaimella D 60 sekunnissa).
Miehet keksivät keskimäärin 25 sanaa ja naiset keskimäärin 37 sanaa.
Homomiehet pärjäävät kielellisissä tehtävissä paremmin kuin heteromiehet. Homomiehet pärjäävät kielellistä sujuvuutta mittaavassa testissä (alkukirjain 60 sekunnissa) jopa paremmin kuin naiset.
Naiset ovat puheliaampia kuin miehet, koska naisella on enemmän aivoissaan Fox2p-proteiinia. Proteiini on löydetty myös muilta lajeilta. Rotilla on niin päin että urosrotilla on kyseistä proteiinia naarasrottia enemmän. Rotilla sama proteiini vaikuttaa niin, että urospuolinen rottapoikanen itkee enemmän, jolloin emo hoivaa tätä enemmän kuin hiljaisempaa naaraspuolista rottapoikasta.

Eroavaisuudet spatiaalisissa kyvyissä

Miehillä on taipumus olla parempia erilaisissa spatiaalisissa kyvyissä. Sukupuolten eroavaisuus spatiaalisissa kyvyissä on osoitettu toistuvaksi. Näihin kuuluu esimerkiksi esineen rotaatio mielessä. Miehet ovat myös parempia arvioimaan kulmia ja navigoimaan. Miehillä on parempi paikantaju ja miehet käyttävät navigoinnissa hippokampusta. Miehet käyttävät paremmin toimivia navigointitapoja. Tästä on seurauksena, että miehet kysyvät harvemmin suuntaohjeneuvoja. Rotilla vuosikymmeniä sitten tehdyt kokeet osoittivat urosrottien olevan parempia navigoinnissa. Miesten paremmat spatiaaliset kyvyt selittyvät päälakilohkolla.
Naisilla jotka ovat sikiöaikana altistuneet korkeille testosteronipitoisuuksille on paremmat spatiaaliset kyvyt kuin muilla naisilla. Spatiaalisten kykyjen kehittyminen liittyy siis testosteronin vaikutukseen aivoissa.
Lesbonaiset pärjäävät spatiaalisessa tietoisuudessa paremmin kuin heteronaiset.

Eroavaisuudet matemaattisissa kyvyissä

On yleisesti ajateltu niin että pojat ovat parempia matematiikassa kuin tytöt. Yhdysvaltalaisten SAT-tasokokeiden matematiikkaosiossa pojat ovat saaneet toistuvasti korkeampia pisteitä kuin tytöt. Eroavaisuus on jatkunut keskeytyksettä vuodesta 1967. Vuonna 2016 poikien keskiarvo oli 524 pistettä ja tyttöjen keskiarvo 494 pistettä. 30 pisteen ero keskiarvoissa on tilastollisesti merkitsevä.

Menestys shakissa

Sadasta maailman parhaista shakinpelaajista vain kaksi prosenttia on naisia. 1479:stä shakin suurmestarista vain 31 on naisia. Suurmestari Nigel Shortin mukaan pitäisi hyväksyä tosiasiana että miehet ovat aivoiltaan virittyneet paremmiksi shakissa. Psykologi Robert Howardin mukaan se että miehet ovat parempia shakissa kuin naiset selittyy osin synnynnäisellä kyvykkyydellä.

Autismi miehillä yleisempää

Autismi on miehillä neljä kertaa yleisempää kuin naisilla. Autismin yleisyyteen miehillä saattaa vaikuttaa NRXN3-geeni, joka ilmenee enemmän tai eri tavalla miehen aivoissa. Professori Simon Baron Cohenin ja Autism Research Centren (ARC) kehittämän teorian mukaan autistisen ihmisen aivot ovat hypermiehiset aivot. Baron Cohenin mukaan naisten aivot voidaan mieltää empatisoiviksi ja miehen aivot systematisoiviksi. Tällöin autistiset aivot edustaisivat äärimmäistä miestyyppistä aivoa. Samalla se tarkoittaisi, että autistisissa aivoissa suuri pyrkimys systematisointiin mutta pieni pyrkimys empatisointiin.

Testosteronin vaikutus rehellisyyteen

Bonnin yliopiston 91 henkeä käsittäneessä tutkimuksessa testosteronilisän havaittiin tekevän koehenkilöistä rehellisemmän. Testosteronin annostelulla on vaikutus totuuden puhumiseen. Testosteroni toimii jonkinasteisena totuusseeruumina. Totuudellisuus on havaittavissa vaikkei kukaan saisi valhetta selville. Tutkijoiden arvauksen mukaan testosteroni tekee ihmisestä omakuvastaan kiinnostuneemman, ja valehtelu vaurioittaa omakuvaa.
Erään kyselytutkimuksen mukaan naiset päästävät oman kertomansa mukaan enemmän pieniä valheita jotka tekevät arkipäivästä helpompaa kuin miehet. Näihin kuuluvat esimerkiksi sairaspäivän pitäminen tekaistulla syyllä ja tekosyiden keksiminen kun eivät halua jotakin tehdä.

Eroavaisuus ahdistuksen tunteessa

Testosteronilla on kaikista käyttäytymisen piirteistä suurin vaikutus ahdistuksen tunteeseen. Miehet eivät siis koe ahdistuksen tunnetta kuten naiset. Ahdistuneisuudesta on tehty hiirikokeita, joissa hiirten ahdistumista on koetettu sokkeloissa. Naisilla diagnosoidaan enemmän ahdistuneisuushäiriötä kuin miehillä. Naisilla ilmaantuvuus elämän aikana on 30,5 prosenttia ja miehillä 19,2 prosenttia.

Migreenit naisilla yleisempiä

Migreenin ilmaantuvuus naisilla on 18 prosenttia ja miehillä kuusi prosenttia. Kolminkertainen ero migreenin ilmaantuvuudessa on merkittävä. Naiset myös kokevat migreenin eri tavalla kuin miehet. Migreenit johtuvat aivojen rakenteellisista eroavaisuuksista.

Naisilla on metabolisesti neoteeniset aivot

PET-kuvauksella hapen ja glukoosin virtausta aivoissa tarkastelleessa tutkimuksessa naisten aivot käyttävät glukoosia polttoaineena sitä muistuttvasti kuin lapsen aivot. Glukoosista aivot tuottavat energiaa. Tutkijoiden mukaan on mahdollista että naisten aivojen metabolinen tahti asettuu tietylle tasolle pian puberteetin jälkeen tai nuorena aikuisena. Tämän jälkeen metabolinen taso pysyy vakaana. Miehen ja naisen aivojen välille laskettu miehen aivojen kypsyys on noin kolme vuotta naista edellä ja ero säilyy läpi elämän. Tutkijoiden mukaan ero säilyy naisten menopaussin yli, jolloin kyse ei ole hormonin vaikutuksesta.

Tutkimus testosteronin vaikutuksesta transsukupuolisten aivoissa

Transsukupuolisilla jotka muuttavat fenotyyppinsä naisesta mieheksi (FtM) testosteronihormonihoidoilla on antanut mahdollisuuden tutkia testosteronin vaikutuksia aivoissa. Aivokuvaukset ennen hormonihoidon aloittamista ja sen jälkeen osoittavat transsukupuolisille annostellun testosteronin muuttavan aivojen fyysisiä rakenteita. Havaitut erot ovat mitattavia. Harmaa aine väheni kielellisiin kykyihin liittyvissä Brocan ja Wernicken alueissa. Näiden alueiden fyysinen volyymi pieneni, mutta valkoisen aineen reitit alueiden välillä vahvistuivat. Tutkijat eivät olleet osanneet odottaa valkoisen aineen reittien vahvistumista. Tämä selittää naisten erilaista kyvykkyyttä kielellisissä tehtävissä ja miksi naisia yleisesti pidetään kielellisesti taitavampina.