Neuroradiologie: von der Forschung in die Klinik – von der Klinik in

Typisch Mann, typisch Frau: Der
kleine Unterschied im Gehirn
- „Erkenntnisse“ aus dem MRT Elke R. Gizewski
Universitätsklinik für Neuroradiologie, Medizinische Universität
Innsbruck
Das Werkzeug der modernen
Hirnforschung:
Was steht hinter dem MRT?
Lassen sich mit der Methode
geschlechtsspezifische
Unterschiede nachweisen?
„Hardware“
•
•
•
Starkes Magnetfeld (1,5 T oder
mehr)  1,5 T = 30.000 fache des
Erdmagnetfeldes
Heute oft schon 3 T
Radiowellen zur Signalerzeugung
aus den Wasserstoffatomen des
Körpers
• Nachteil: Gerät ist laut
• Abmessungen der Röhre: 1m x 60 cm
• Vorteil: keine Nebenwirkungen (solange keine
Metallteile oder Herzschrittmacher in die Nähe
kommen)
MRT des Kopfes
Wie
funktioniert
das
Gehirn???
Wie
sieht das
Hirn
aus
Denken, bewegen ...
Mehr Nervenzellaktivität
Steigert die Durchblutung
verändert das MR-Signal
Durchführung eines fMRTs
Geringes Signal  spezielle Aufgabenstellung
off
on
off
on
off
on
off
on
t
Standard: je on/off Phase 10 Aufnahmen des
gesamten Hirnvolumens
Rechnergestützte statistische Berechnung führt
zur Darstellung der aktivierten Hirnbereiche
Mehr Signal mit mehr Tesla  besser: 3T MRT
Einfache Funktion
Schritt von der
„Radiologie“ zur
„Psychologie“
Komplexe Fragestellungen
Wie präsentiert man Stimuli?
Leinwand
Alternative:
spezielle nichtmagnetische
Video-Brille
Does gender matter?
Sozialpsychologische, neurobiologische,
medizinische Studien  Unterschiede
zwischen Mann und Frau existieren
dennoch: Geschlechtsunterschiede
hinsichtlich Methoden und Ergebnissen
teilweise vorläufig und widersprüchlich.
Mann und Frau
Unterschiede:
•Sprachliche Aufgaben
•Räumliche Aufgaben
•Erotische Stimuli
Geschlechtsabhängige Unterschiede des
räumlichen Vorstellungsvermögens
Häufig bessere Testergebnisse bei Männern
(Vover,
1995).
Allerdings:
Geschlechtsunterschiede nicht immer zu finden
(Masters & Sanders, 1993)
lassen sich durch Übung oft eliminieren
(Kass, 1998).
Möglicherweise Beeinflussung durch Konstellationen
der Sexualhormonspiegel auf Ausmaß zerebraler
Asymmetrien (Hausmann, 2002)
Metaanalyse
Dennoch Unterschiede?
Probandengruppe
20 rechtshändige Männer
20 rechtshändige Frauen in der Mitte der
Zyklusphase
Mentale Rotation
Ruhephase
Aktive Phase
Aktivierte Areale bei der Präsentation des
MRTest
Mann und Frau
 Netzwerk
...doch: nicht alles ist gleich
Mann>Frau
Bewegung der Hand
Assoziation
Qualität und Schnelligkeit
der Aufgabenlösung bei
beiden gleich!
Frau>Mann
Erinnerung
Gizewski et al 2006 Neuroradiology
Mann und Frau
Unterschiede:
•Sprachliche Aufgaben
•Räumliche Aufgaben
•Erotische Stimuli
Gender-spezifische Hirnaktivierung
Paradigma:
-erotische Filmsequenzen
-Filmsequenzen mit emotional neutralem
Inhalt
Karama et al. 2002 HBM
Gizewski et al 2006 Exp Brain Res
Subjektives Erregungsmaß
0,8
Männer
Frauen
0,7
0,6
0,5
0,4
Reihe1
0,3
0,2
0,1
0
m
f
Rating auf einer Skala von 0-10
m-t-f
Aktivierte Areale bei der Präsentation
erotischer Stimuli
Mann und Frau
>
Der kleine Unterschied
>
Insula
Amygdala
orbitofrontal
Hamann et al. (2004)
Zyngulum
Thalamus
fMRT mit erotischen Bildern
 spezifische Aktivierung bei
Männern  Amygdala
Interpretation?
•Männer aktivieren einige Hirnareale vermehrt
während erotischer Stimuli
•Diese Areale gehören zu phylogenetisch älteren
Hirnstrukturen
Aber: ist bei Frauen immer alles gleich?
Stimmung, Affekt und sexuelles Verlangen 
zyklusabhängige Schwankungen (Jarvis, 1991)
Einnahme von oralen Kontrazeptiva 
stabilisierender Effekt möglich.
Subjektives Erregungsmaß
Zyklusphasen
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
Reihe1
Trend aber
statistisch nicht
signifikant
0,3
0,2
0,1
0
M
m
F-Lut
f
F-Mens
fmens
Aktivierung mid-luteal> menstrual
Orbitofrontaler Kortex, Insula
 Nur funktionelle (vorübergehende, zeitlich andere
Abfolge) Unterschiede?
Alles „ähnlich“ in der Gehirn-Struktur?
spezielle MRT Technik zur Darstellung der Faserbahnen
des Gehirns (DTI: Diffusion Tensor Imaging)
Frauen  ausgeprägtere
Strukturierung im Stirn- und
Hinterhauplappen, Balken und
Schläfenlappen (Hippokampus)
Männer  motorische Bahnen,
Stirnlappen, Schläfenlappen
(Insula)
Weitere Strukturanalysen?
spezielle MRT Technik zur Darstellung der grauen
und weissen Substanz des Gehirns
VBM: Voxel Based Morphometry
Wie verändert sich die Dicke der
Nervenzellschichten?
Aus dem fMRT:
hormonelle Einflüsse während der verschiedenen
Zyklusphasen der Frau im fMRT z.B. bei mentaler
Rotation
Erkenntnisse aus VBM:
Plastizität des Gehirns, z.B. Training Jonglieren oder
Klavierspielen
 Tatsächlich um eine Änderung der Substanz oder
um vorübergehende Umstrukturierung ???
 Einfluss der Hormone?
Einfluss des Hormonzyklus auf die Dicke der
grauen Substanz  vermindert in der lutealen
Phase
De Bondt et al. 2013 Eur Radiol
Sehr schnelle strukturelle Plastizität!
PET: zerebrale Verarbeitung von Pheromonen (spezielle
Steroide)
unterschiedlichen Aktivierungsmustern bei Männern und
Frauen, insbesondere Hypothalamus
 homosexuelle Männer  vergleichbare Reaktion wie
heterosexuelle Frauen und verschieden zu heterosexuellen
Männern
Savic et al. 2005, PNAS
Why don´t men understand women?
Hinweise, dass Männer die emotionalen
Informationen aus der Region der Augen bei
Frauen weniger gut extrahieren können
fMRT mit Augenpaaren
Aufgaben: Identifikation von Geschlecht und
Emotion
Männer: doppelt so häufig Probleme die
Emotionen aus den weiblichen Augenpaaren
zu identifizieren als aus den männlichen
Why don´t men understand women?
Schiffer, Gizewski PLOS One 2013
Why don´t men understand women?
Vermindert aktivierte Areale bei Männern, die weibliche Emotionen lesen
sollten
Assoziation
Emotionales Gedächtnis
Selbst-Bezogene Prozesse
Amygdala: mehr emotionale Empathie?
 Männer sind Männern gegenüber empathischer?
Vermehrt aktivierte Areale bei Männern, die männliche Emotionen
lesen sollten
Essen
29. Juni 2000
In zehn Minuten vom Hunger zum Völlegefühl
Eine US-Forschergruppe hat das Gehirn von Versuchspersonen untersucht,
die mit Zuckerlösung "gefüttert" wurden. Das Ergebnis: Nach zehn Minuten
signalisiert das Hirn, dass genug gegessen wurde. Bei fettleibigen
Menschen ist dieses Signal jedoch schwächer und erfolgt später.
Gedankenlesen im Zeitalter der
Gehirnscanner
Raul Rojas 18.11.2011
Forscher tasten langsam das Dickicht
der Gehirnfunktionen ab und enträtseln
nach und nach die Architektur des
Gehirns
Universelle Regeln
Ist Grammatik im Gehirn verankert?
Möglicherweise ist im Gehirn schon eine universelle
Grammatik angelegt: Auf die Regeln einer echten Sprache
reagiert das Denkorgan, so eine Hamburger Studie, aktiver
als auf erfundene. 27. Juni 2003
Die Bilder zeigen und die Wahrheit und
sind Beweise?
•Exponentiell wachsende Anzahl von Studien
•Immer weitere Einblicke in die Hirnfunktion
•Doch: je komplexer die Fragestellung desto
schwieriger die Interpretation!
•Emotionale Stimuli von der Mitarbeit der
Probanden abhängig
•Cave: Statistische Werte (falsch positiv?),
Gruppenergebnisse
Zufällige Signalveränderungen ohne einer Korrektur für
multiple Vergleiche führen zu falsch positiven Resultaten
STATISTIK der vermehrten DURCHBLUTUNG!!!
Der kleine Unterschied!?
•Frauen und Männer zeigen Unterschiede in der
Hirnstruktur und Hirnfunktion
•Dies korreliert aber oft nicht mit der psychologisch
gemessenen Leistung oder subjektiver Bewertung
•Hormonabhängigkeit der Aktivierungen
•Aber auch andere Einflüsse: z.B. sexuelle
Orientierung, Erziehung, Lernen…
•Methode: nicht die absolute Objektivität
•Aber das Beste, dass wir zur Zeit haben
Neurowissenschaftler und
Journalisten sind angehalten mit der
“Macht der bunten Bilder”
verantwortungsvoll umzugehen.
Jan Derrfuß, Christian Fiebach und Hauke Heekeren
Gehirn und Geist 04/2009