Het hersengeslacht is de geslachtsdifferentiatie van de hersenen. Hoewel er sprake is van verschillen tussen de seksen, overlappen elkaar deze grotendeels en is er geen sprake van seksuele dimorfie zoals bij teelballen en eierstokken. Het is dan ook niet mogelijk om van een vrouwenbrein en een mannenbrein te spreken, of een continuüm daartussen, maar eerder van een mozaïek. (2020): 'Beyond the binary: Rethinking sex and the brain' in Neuroscience & Biobehavioral Reviews, Volume 122, p. 165-175 Het vasthouden aan de tweedeling van het binair geslachtsmodel kan bijdragen tot inconsistente onderzoeksresultaten of zelfs het achterwege blijven daarvan door publicatiebias.; (2021): 'Sex differences in the brain: More than just male or female' in Cognitive Neuroscience, Volume 12, Issue 3-4, p. 187-188
thumb|Spreiding van dichtheid van verschillende weefsels: vetweefsel, slagaders, kleine hersenen, spieren, melkklieren, zenuwweefsel, hersenaanhangsel, huid, schildklier en eierstokken en teelballen, waarbij alleen de laatste geen overlap kennen Hoewel seksuele selectie via seksueel conflict, interlocus of intralocus, seksuele differentiatie bevordert, kunnen somatische organen zoals hart, lever en nieren bij de mens niet simpelweg als mannelijk of vrouwelijk worden geclassificeerd. De variatie is daarvoor te groot en het geslachtsspecifieke karakter van organen evolueert zeer snel, vooral bij somatische organen.; ; (2025): 'Fast evolutionary turnover and overlapping variances of sex-biased gene expression patterns defy a simple binary sex classification of somatic tissues' in eLife, 13:RP99602
Zo overlapt 51% van het hersenvolume bij een studie tussen mannen en vrouwen, hoewel dit bij mannen gemiddeld groter is. Mannen hebben een gemiddeld groter lichaamsvolume, zodat het encefalisatiequotiënt dichter bij elkaar ligt. De fysieke verschillen in hersenmorfometrie zijn niet alleen relatief klein, de grote spreiding en multifactoriële overerving met samenwerkende genen maken dat hetzelfde resultaat op verschillende manieren bereikt kan worden (equifinaliteit), zodat de resulterende verschillen in fenotype en gedrag klein zijn en conclusies terughoudend moeten worden getrokken. (2024): 'Remembering the null hypothesis when searching for brain sex differences' in Biology of Sex Differences, Volume 15, Article 14 De verschillen in morfometrie komen niet overeen met de seksuele differentiatie die tot uiting komt in de sensorimotor-associatie-as, maar lijken afhankelijk van de functionele connectiviteit en de netwerktopologie.; ; ; ; ; ; ; (2024): 'Sex differences in functional cortical organization reflect differences in network topology rather than cortical morphometry' in Nature Communications, Volume 15, Article 7714
Aanvankelijk werd gedacht dat het vooral een hormonaal proces betrof, maar ook onafhankelijke genetische processen spelen een rol. Steeds meer wordt ook duidelijk dat dit niet een volledig deterministisch, maar ook een stochastisch proces is. (2006): 'Cognitive developmental biology: History, process and fortune's wheel' in Cognition, Volume 101, Issue 2, p. 298-332 Daarnaast verschuift de aandacht van het in kaart brengen van componenten met hun functies naar een systeembiologische benadering van dynamische interacties om van een reductionistische visie naar een holistische of emergente visie te komen. (2005): 'The century beyond the gene' in Journal of Biosciences, Volume 30, Issue 1, p. 3-10
Fysieke verschillen Hoewel de gehele hersenen bij mannen gemiddeld 9-12% groter zijn, is bij vrouwen de hersenschors relatief groter, vooral in de paralimbische cortex, de staartkern en de voorste gordelwinding. Bij mannen zijn de frontomediale cortex, de hypothalamus, de amygdala, het putamen, de insula en de hoekwinding relatief groter.; ; ; ; ; ; ; (2001): 'Normal Sexual Dimorphism of the Adult Human Brain Assessed by In Vivo Magnetic Resonance Imaging' in Cerebral Cortex, Volume 11, Issue 6, p. 490-497; (2010): 'Sex differences in the adolescent brain' in Brain and Cognition, Volume 72, Issue 1, p. 46-55
Vooral het preoptisch gebied in de hypothalamus speelt een grote rol in seksueel gedrag en kent een grote seksuele differentiatie, maar ook daarbuiten is dit te vinden: In de hypothalamus: Het preoptisch gebied (POA): Het mediaal preoptisch gebied (mPOA) De nucleus periventricularis anteroventralis (AVPV) De zona periventricularis: De nucleus suprachiasmaticus (SCN) De mediobasale hypothalamus: De nucleus ventromedialis (VMN) De boogvormige kern In het niet-seksuele deel van de hersenen: In de interhemisferische communicatie: De anterieure commissuur De massa intermedia De hersenbalk In de amygdala en limbisch systeem: Het posterodorsale deel van de mediale amygdala (MePD); ; ; (2008): 'The Role of Androgen Receptors in the Masculinization of Brain and Behavior: What we’ve learned from the Testicular Feminization Mutation' in Hormones and Behavior, Volume 53, Issue 5, p. 613-626 De bedkern van de stria terminalis (BNST) In de hippocampus; (2010): 'Estrogen Actions in the Brain and the Basis for Differential Action in Men and Women: A Case for Sex-Specific Medicines' in Pharmacological Reviews, Volume 62, Issue 2, p. 155-198 De hersenschors en witte stof
Zoogdieren hebben een seksueel-dimorfe kern (SDN) in het mediaal preoptisch gebied. Deze SDN-POA is bij mannelijke dieren ongeveer twee keer zo groot en het testosteronniveau rond de geboorte is van grote invloed op de mannelijkheid of vrouwelijkheid van de SDN-POA. Bij ratten is het zelfs tot zo'n vijf keer zo groot.; ; ; (1978): 'Evidence for a morphological sex difference within the medial preoptic area of the rat brain' in Brain Research, Volume 148, Issue 2, p. 333-346 Bij de mens werd in 1985 een seksueel-dimorfe kern gevonden, INAH-3.; (1985): 'A sexually dimorphic nucleus in the human brain' in Science, Volume 228, Issue 4703, p. 1112-1115 In 1989 werd ook INAH-2 gevonden. De eerste is bij mannen tweemaal zo groot, de tweede 2,8 maal.; ; ; (1989): 'Two Sexually Dimorphic Cell Groups in the Human Brain' in The Journal of Neuroscience, Volume 9, Issue 2, p. 497-506 De vrouwelijke SDN-POA blijft kleiner door de apoptose of celdood van de neuronen.; ; ; (2010): 'Cellular mechanisms of estradiol-mediated sexual differentiation of the brain' in Trends in Endocrinology & Metabolism, Volume 21, Issue 9, p. 553-561 Deze apoptose zet zich bij mensen in vanaf het vierde levensjaar, zodat deze kern zich pas dan seksueel gaat differentiëren. Van 50-60 jaar neemt het sterk af, bij vrouwen in nog grotere mate.; (1989): 'The sexually dimorphic nucleus of the preoptic area in the human brain: a comparative morphometric study' in Journal of Anatomy, Volume 164, p. 55-72
De AVPV is groter bij vrouwen door apoptose bij mannen en is door het stimuleren van het gonadotropine-vrijzettend hormoon (GnRH) betrokken bij de LH-piek voorafgaande aan de ovulatie.
Naast dit volumeverschil zijn er grote verschillen in de ontwikkeling van axonen en dendrieten en het aantal synapsen dat wordt gevormd in de boogvormige kern en ventromediale kern van de hypothalamus en in de amygdala. (1991): 'Synaptogenic action of sex steroids in developing and adult neuroendocrine brain' in Psychoneuroendocrinology, Volume 16, Issues 1–3, p. 25-40 Zo heeft mannelijke INAH-3 meer neuronen.; ; ; ; ; ; ; ; (2001): 'The Interstitial Nuclei of the Human Anterior Hypothalamus: An Investigation of Variation with Sex, Sexual Orientation, and HIV Status' in Hormones and Behavior, Volume 40, Issue 2, p. 86-92
thumb|1. Follikelstimulerend hormoon2. Oestrogeen3. Luteïniserend hormoon4. Progesteron Geslachtshormonale fluctuaties zijn van invloed op de neurale plasticiteit, vooral in de microstructuren van de paralimbische cortex die een lage laminaire complexiteit kent.; ; ; ; ; ; ; ; ; (2024): 'Relating sex-bias in human cortical and hippocampal microstructure to sex hormones' in Nature Communications, Volume 15, Article 7279 Zo hebben fluctuaties van oestradiol en progesteron tijdens de menstruatiecyclus invloed op de neurale plasticiteit, waarbij oestradiol toeneemt tijdens de eerste helft van de cyclus met een piek rond de ovulatie en progesteron tijdens de tweede helft een verhoogd niveau heeft. Delen van de mediale temporale kwabben die van groot belang zijn voor het episodisch geheugen en ruimtelijke cognitie vergroten bij een hoog niveau oestradiol en laag niveau progesteron. Verder heeft een vroege menopause mogelijk een verhoogd risico op verouderende hersenen en dementie. Er is echter nog maar weinig onderzoek gedaan naar hormonale overgangsfases.; ; ; ; ; ; ; ; ; ; (2023): 'Ultra-high-field 7T MRI reveals changes in human medial temporal lobe volume in female adults during menstrual cycle' in Nature Mental Health, Volume 1, p. 761–771
Netwerkverschillen De seksuele differentiatie in de sensorimotor-associatie-as hangen samen met verschillen in functionele connectiviteit en netwerktopologie in associatief netwerken, vooral het defaultnetwerk (DMN), maar ook het frontoparietale netwerk en het ventraal aandachtsnetwerk. Netwerktopologie heeft invloed op onder meer arousal, gewaarzijn en bewustzijn, gedrag en taakprestaties en cognitieve flexibiliteit.
Overgewicht lijkt een ander effect te hebben bij mannen en vrouwen. Bij beiden zijn er aanwijzingen dat de axiale diffusiviteit, de snelheid van diffusie in de zenuwvezels, in de hersenbalk vertraagt, wat een axonale degeneratie, meer specifiek distale axonopathie, betekent. Alleen bij vrouwen was er ook sprake van radiale diffusiviteit waarbij de myeline rond de zenuwvezels afneemt. Deze myelinedegeneratie of demyelinisatie kan het verouderingsproces van de hersenen versnellen.; ; ; ; ; ; ; ; ; ; (2011): 'Sex-Dependent Influences of Obesity on Cerebral White Matter Investigated by Diffusion-Tensor Imaging' in PLOS One, Volume 6, Issue 4, e18544
Vrouwen hebben gemiddeld efficiëntere, minder gescheiden netwerken. Bij mannen hebben veelal een dichter netwerk binnen een gebied, maar minder verbindingen tussen de gebieden. Veroudering gaat in het algemeen gepaard met een vermindering van de netwerkcommunicatie (functionele integratie) en van functionele specialisatie en de functionele scheiding in specifieke gebieden van de hersenen. Veroudering lijkt bij mannen meer van invloed op de hersenen dan bij vrouwen.; ; ; ; ; ; (2021): 'Age- and Sex-Related Topological Organization of Human Brain Functional Networks and Their Relationship to Cognition' in Frontiers in Aging Neuroscience, Volume 13
Hormonen Aanvankelijk werden de verschillen vooral toegewezen aan de prenatale invloed van geslachtshormonen. In 1959 werd voor het eerst een organiserend effect op de seksuele ontwikkeling gevonden. De prenatale blootstelling aan testosteron bleek het gedrag van vrouwelijke cavia's te vermannelijken. Testosteron of een metaboliet zou inwerken op het deel van het centrale zenuwstelsel waar seksueel gedrag wordt georganiseerd.; ; ; (1959): 'Organizing action of prenatally administered testosterone propionate on the tissues mediating mating behavior in the female guinea pig' in Endocrinology, Volume 65, Issue 3, p. 369-382 Daarna werd ook bij resusapen gevonden dat androgenen het speelgedrag masculiniseren. Dit was de basis voor de organiserende-activerende hypothese, waarbij het organiserende effect tijdens de perinatale periode rond de geboorte – een kritieke periode – permanent en onomkeerbaar zijn, in tegenstelling tot het activerend effect dat tijdelijk en omkeerbaar is. In 1967 werd dit hormonale effect op de seksuele ontwikkeling ook bij mensen vastgesteld.; (1967): 'Progestin-Induced Hermaphroditism: IQ and Psychosexual Identity in a Study of Ten Girls' in Journal of Sex Research, Volume 3, Issue 1, p. 83-100