Die Frage nach Unterschieden zwischen dem männlichen und weiblichen Gehirn beschäftigt die Neurowissenschaften seit Langem. Während unbestritten ist, dass Männer im Durchschnitt größere Gehirne haben als Frauen, sind die funktionellen Unterschiede und deren Ursachen weniger klar. Die moderne Forschung geht über simple Dichotomien hinaus und beleuchtet die komplexen Interaktionen zwischen Genen, Hormonen und Umweltfaktoren bei der Entwicklung des Gehirns.
Gehirngröße vs. Funktionelle Organisation: Eine Neubetrachtung
Eine aktuelle Studie von Bianca Serio und Sofie Valk vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften in Leipzig und dem Forschungszentrum Jülich untersuchte, ob Geschlechtsunterschiede in der funktionellen Organisation des Gehirns auf Unterschiede in der Gehirngröße, der Mikrostruktur und dem Abstand der funktionellen Verbindungen entlang der kortikalen Oberfläche zurückzuführen sind.
Serio erklärt den Ansatz ihrer Studie: „Wir wollten wissen, ob die Geschlechtsunterschiede in der Gehirngröße die Geschlechtsunterschiede in der Funktion des Gehirns erklären. Anders gesagt, ob Unterschiede in der Struktur des Gehirns eine Rolle für Unterschiede in der Ausbreitung des Funktionssignals spielen.“
Die Forscherinnen nutzten für ihre Analyse öffentlich zugängliche Datensätze des Human Connectome Project, das Gehirndaten von 1000 Studienteilnehmern enthält. Entgegen ihren Erwartungen fanden sie heraus, dass Unterschiede in der Gehirngröße, -mikrostruktur und dem Abstand der funktionellen Verbindungen entlang der kortikalen Oberfläche die funktionellen Unterschiede zwischen den Geschlechtern nicht vollständig erklären können.
Stattdessen deuteten ihre Ergebnisse darauf hin, dass die Geschlechtsunterschiede in der funktionellen Organisation des Gehirns eher kleine Unterschiede in den Verbindungen innerhalb und zwischen funktionellen Netzwerken widerspiegeln. Diese subtilen Unterschiede in der Netzwerktopographie könnten die beobachteten funktionalen Differenzen zwischen den Geschlechtern teilweise erklären.
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Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass das durch fMRT gemessene Hirnfunktionssignal in erster Linie physiologische und metabolische Mechanismen widerspiegelt, nämlich durch regionale Veränderungen des Blutflusses. Daher wäre es falsch, automatisch davon auszugehen, dass Geschlechtsunterschiede im funktionellen Gehirnsignal Unterschiede in der Kognition oder im Verhalten erklären, und nicht nur physiologische und metabolische Unterschiede. Zudem sind Geschlechtsunterschiede in der Struktur und Funktion des Gehirns generell eher klein. Es kann für einige Gehirnmerkmale zum Beispiel größere Unterschiede innerhalb einer Geschlechtergruppe geben als zwischen den einzelnen Geschlechtern. Einzelne Gehirne haben allgemeine Prinzipien der funktionellen Organisation gemeinsam, weisen aber ein gewisses Maß an Variabilität und Individualität auf.
Serio betont: „Die Unterschiede sind klein, aber kleine Effekte können manchmal teilweise helfen, bedeutsame Unterschiede in Mechanismen zu erklären. Da wir kognitive und verhaltensbezogene Assoziationen im Rahmen unserer Studie nicht geprüft haben, sollten wir dennoch vorsichtig sein, Spekulationen darüber anzustellen, was diese Unterschiede im Gehirn für beobachtbare Unterschiede zwischen den Geschlechtern bedeuten könnten. Eine Frage, die mich aber persönlich fasziniert, ist zum Beispiel warum Frauen statistisch gesehen zweimal mehr anfällig für Depressionen sind als Männer. Hierbei spielen zum Beispiel die Sexualhormone vermutlich eine bedeutsame Rolle, was sich wiederum eine Kollegin aus unserem Team genauer angeschaut hat.“
Der Einfluss von Sexualhormonen auf die Gehirnstruktur
Svenja Küchenhoff aus dem Team von Sofie Valk untersuchte in einer weiteren Studie, inwieweit Sexualhormone die Gehirnstruktur beeinflussen. Ihre Forschung unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung hormoneller Einflüsse bei der Untersuchung von Geschlechtsunterschieden im Gehirn.
Küchenhoff erklärt: „Wir haben leider immer noch eine ‚Female Data Gap‘ - auch in den Neurowissenschaften. Der männliche Körper wird als Standard angesehen und viele medizinische Lösungen passen daher nicht für viele Frauen. Um zu verstehen, was wirklich hinter medizinischen Problemen steckt, die Männer oder Frauen stärker betreffen, ist es wichtig, die darunterliegenden Faktoren zu betrachten - wie zum Beispiel Variation im Hormonspiegel.“
Sexualhormonrezeptoren sind sowohl in Neuronen als auch in Gliazellen weit verbreitet, was es ihnen ermöglicht, über verschiedene molekulare Mechanismen mit den wichtigsten Zellgruppen des Gehirns zu interagieren. Diese Mechanismen führten zu geschlechtsspezifischen Unterschieden in der Gehirnstruktur sowie zu hormonbedingter Plastizität im Gehirn - sowohl durch körpereigene und künstliche Sexhormone.
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In ihrer Studie untersuchten Küchenhoff und Valk mithilfe von Magnetresonanztomographie die regionalen Unterschiede in der Mikrostruktur der Gehirnrinde (Kortex) bei über 1000 gesunden Frauen und Männern. Sie fanden heraus, dass es geschlechtsspezifische regionale Unterschiede in der Mikrostruktur der Gehirnrinde und des Hippocampus gibt. Interessanterweise veränderten sich diese Unterschiede jedoch in Abhängigkeit vom Hormonprofil der Frauen, teilweise verschwanden sie sogar ganz oder kehrten sich um. Diese Effekte wurden vor allem in Hirnregionen beobachtet, in denen Gene von Östrogenrezeptoren und der Synthese von Sexualsteroiden besonders stark ausgeprägt werden.
Küchenhoff fasst zusammen: „Zusammengenommen können wir also sagen, dass Sexualhormone eine wichtige Rolle in der Modulierung und Plastizität der Mikrostruktur des Gehirns haben.“
Die Rolle von Gliazellen und geschlechtersensible Forschung
Prof. Dr. Barbara Di Benedetto von der Universität Regensburg setzt mit ihrer Forschung auf Gliazellen - den bislang oft unterschätzten Mitspielern im zentralen Nervensystem - genau hier an: Sie untersucht geschlechtsspezifische Unterschiede in Gliazellen.
Di Benedetto betont die Notwendigkeit eines geschlechtersensiblen Forschungsansatzes in der Biomedizin: „Geschlechtsunterschiede in der Biomedizin wurden über Jahrzehnte hinweg sowohl wissenschaftlich als auch gesellschaftlich stark unterschätzt. Frauen sind bis heute in der (prä)klinischen Forschung, in Arzneimittelstudien und der Wirkstoffentwicklung deutlich unterrepräsentiert. Dabei sprechen zahlreiche Erkrankungen - insbesondere des zentralen Nervensystems - für die Notwendigkeit eines geschlechtersensiblen Forschungsansatzes: Viele zeigen eine asymmetrische Prävalenz, unterscheiden sich im Erkrankungsbeginn oder im Verlauf. So treten etwa Autismus-Spektrum-Störungen und Parkinson häufiger bei Männern auf, während Major Depression, Alzheimer oder Multiple Sklerose Frauen deutlich häufiger betreffen.“
Ihre Forschung konzentriert sich auf das bessere Verständnis der geschlechtsspezifischen Unterschiede in Gliazellen, die in enger, bidirektionaler Kommunikation mit Neuronen stehen. Das Überleben, die Reifung und Funktion von Neuronen und Blut-Hirn-Schranke sind stark von der glialen Umgebung abhängig. Ihre Rolle geht weit über eine reine Unterstützungsfunktion hinaus - sie sind entscheidend für die Entwicklung, Funktion und Anpassungsfähigkeit neuronaler Netzwerke. Außerdem zeigt die aktuelle Forschung: Es bestehen signifikante Unterschiede in der Gliazellfunktion zwischen weiblichen und männlichen Individuen. Diese Unterschiede haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Neuroplastizität, die Gehirnfunktion und die Entstehung neuropsychiatrischer sowie neurodegenerativer Erkrankungen.
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Di Benedetto erhofft sich von ihrer Forschung neue Erkenntnisse darüber, wie genetische, epigenetische und hormonelle Faktoren den Aufbau und die Funktion von Gehirnstrukturen beeinflussen - insbesondere im Hinblick auf Gliazellen und deren Interaktionen mit Neuronen. Diese Grundlagenforschung soll Impulse für die klinische Forschung liefern, insbesondere für eine geschlechtersensible Diagnostik und Therapie.
Die "Nature vs. Nurture"-Debatte und die Plastizität des Gehirns
Die Frage, inwieweit Geschlechtsunterschiede im Gehirn angeboren sind oder durch Umweltfaktoren geprägt werden, ist ein zentraler Punkt der "Nature vs. Nurture"-Debatte. Während frühe Studien oft versuchten, klare Dichotomien zwischen "männlichen" und "weiblichen" Gehirnen zu ziehen, zeigt die moderne Forschung ein differenzierteres Bild.
Eine Studie aus dem Jahr 2020 untersuchte die Hirnscans von knapp 1.000 Männern und Frauen und stellte fest, dass sich tatsächlich einige Regionen des Gehirns unterscheiden: Bei Frauen entdeckten die Forscher mehr graue Hirnsubstanz in einigen Regionen, zum Beispiel im Stirnbereich (präfrontaler Cortex) und im Scheitel- und Schläfenhirn. Diese Regionen sind dafür zuständig, Aufgaben und Impulse zu kontrollieren und Konflikte zu verarbeiten. Männer besitzen dagegen mehr Volumen in hinteren und seitlichen Arealen des Cortex. Diese Bereiche sind dafür verantwortlich, Objekte und Gesichter zu erkennen und zu verarbeiten. Die Forscher folgerten, dass nicht nur die Umweltbedingungen zu den geschlechterspezifischen Unterschieden führen können. Sie sind zumindest zu einem Teil angeboren.
Gleichzeitig betont die moderne Hirnforschung die enorme Plastizität des Gehirns. Das Gehirn bildet sich immer so aus, wie man es benutzt und wie es gebraucht wird. Unser digitales Zeitalter, in dem der Mensch fliegt, Auto fährt und im Internet surft, hinterlässt also auch in unserem Gehirn seine Spuren.
Hirnforscher Gerald Hüther vergleicht das Gehirn mit einem Orchester: Diese Hirn-Orchester wären bei Männern und Frauen mit den gleichen Instrumenten besetzt. Das bedeutet auch: Schon von Anfang an machen Jungs eine etwas andere Musik.
Hüther erklärt: "Es ist wie beim Hausbau. Jungen und Mädchen haben sozusagen ein unterschiedlich strukturiertes Fundament, obwohl die gleichen Materialien verwendet wurden. Für den weiteren Aus- und Anbau des Hauses liegen also unterschiedliche Voraussetzungen vor. Die Hormone beeinflussen in diesem Bild das Fundament des Hauses. Die Umwelt, in die wir hineingeboren werden, beeinflusst dagegen den weiteren Ausbau."
Dieses unterschiedliche hormonell bedingte "Fundament" macht sich bereits sehr früh bemerkbar. Schon als Babys begeistern sich Jungs für andere Dinge als Mädchen. Wer zum Beispiel gerne Tennis spielt, mit Tieren umgeht oder sich an fremden Sprachen erfreut, wird dies in der Regel öfter tun. Und so werden die Nervenbahnen, die im Gehirn aktiviert werden, ähnlich einem Muskel bei zunehmendem Gebrauch ständig gestärkt. Das bedeutet: Wenn sich ein Gehirn auf eine bestimmte Weise entwickelt, ist nicht die Umwelt verantwortlich, sondern die eigene Begeisterung.
Die Nicht-Binäre Natur des Geschlechts und die Notwendigkeit weiterer Forschung
Beide Forscherinnen, Serio und Küchenhoff, betonen, dass auch das biologische Geschlecht nicht binär ist: die Interaktion aus Chromosomen, Hormonen und Geschlechtsorganen ergibt ein Geschlechtskontinuum.
Aus ihrer Sicht ist mehr Forschung erforderlich, um die Ursache von beobachtbaren Geschlechtsunterschieden im Gehirn sowie seine Bedeutung für Unterschiede in der Gesundheit und in der Kognition zu untersuchen.
Fazit: Ein komplexes Zusammenspiel von Faktoren
Die neurowissenschaftliche Forschung zu Geschlechtsunterschieden im Gehirn hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Es ist jedoch wichtig, die Komplexität des Themas zu erkennen und einfache Dichotomien zu vermeiden.
Während Männer im Durchschnitt größere Gehirne haben als Frauen, sind die funktionellen Unterschiede subtiler und werden durch ein komplexes Zusammenspiel von Genen, Hormonen und Umweltfaktoren beeinflusst.
Die Forschung hat gezeigt, dass Sexualhormone eine wichtige Rolle bei der Entwicklung und Plastizität des Gehirns spielen und dass Gliazellen, die lange Zeit unterschätzt wurden, ebenfalls geschlechtsspezifische Unterschiede aufweisen.
Ein geschlechtersensibler Forschungsansatz ist unerlässlich, um ein besseres Verständnis der neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zu entwickeln, die bei Frauen und Männern unterschiedlich häufig auftreten oder sich im Verlauf unterscheiden.
Letztendlich ist das Ziel der neurowissenschaftlichen Forschung, die komplexen Mechanismen des Gehirns zu entschlüsseln und individualisierte Therapieansätze zu entwickeln, die den spezifischen Bedürfnissen jedes Einzelnen gerecht werden.
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