Il cervello di donne ed uomini funziona diversamente: lo conferma la scienza

Il cervello umano funziona e organizza le informazioni in modo diverso a seconda se uomo o donna. A dirlo un nuovo studio condotto da ricercatori della Stanford Medicine, pubblicato su Proceedings of the National Academy of Sciences. I ricercatori hanno utilizzato un modello di intelligenza artificiale che ha distinto, con una precisione superiore al 90%, se le scansioni dell’attività cerebrale provenissero da una donna o da un uomo.

Lo studio rivoluzionario

I risultati contribuiscono a risolvere una controversia di lunga data sull’esistenza di differenze di sesso affidabili nel cervello umano e suggeriscono che la comprensione di queste diversità può essere fondamentale per affrontare le condizioni neuropsichiatriche.

“Una motivazione fondamentale per questo studio è che il sesso gioca un ruolo cruciale nello sviluppo del cervello umano, nell’invecchiamento e nella manifestazione di disturbi psichiatrici e neurologici“, ha dichiarato Vinod Menon, professore di psichiatria e scienze comportamentali e direttore dello Stanford Cognitive and Systems Neuroscience Laboratory. “Identificare differenze di sesso coerenti e replicabili nel cervello adulto sano è un passo fondamentale verso una più profonda comprensione delle vulnerabilità specifiche del sesso nei disturbi psichiatrici e neurologici“, ha aggiunto Menon che è anche autore senior dello studio.

Gli elementi che più hanno guidato il modello nel distinguere i cervelli maschili da quelli femminili includono la rete di modalità predefinita, un sistema cerebrale che aiuta l’essere umano a elaborare informazioni autoreferenziali, e lo striato e la rete limbica, che sono coinvolti nell’apprendimento e nel modo in cui rispondiamo alle ricompense.

Gli studiosi hanno osservato che questo lavoro non consente di stabilire se le differenze legate al sesso insorgano già nelle prime fasi della vita o se siano dovute a differenze ormonali o alle varie circostanze sociali in cui uomini e donne possono trovarsi più facilmente.

Donne e uomini pensano diversamente

La misura in cui il sesso di una persona influenza l’organizzazione e il funzionamento del suo cervello è stata a lungo oggetto di controversia tra gli scienziati. Pur sapendo che i cromosomi sessuali contribuiscono a determinare l’insieme degli ormoni a cui il nostro cervello è esposto, in particolare durante lo sviluppo precoce, la pubertà e l’invecchiamento, i ricercatori hanno a lungo lottato per collegare il sesso a differenze concrete nel cervello umano.

Le strutture cerebrali tendono ad avere lo stesso aspetto negli uomini e nelle donne e anche ricerche precedenti, che hanno esaminato come le regioni cerebrali lavorano insieme, non sono riuscite a individuare indicatori cerebrali coerenti del sesso.

Nello studio attuale, Menon e la sua squadra hanno sfruttato i recenti progressi dell’intelligenza artificiale e l’accesso a più serie di dati di grandi dimensioni, per condurre un’analisi più potente. In primo luogo, hanno creato un modello di rete neurale profonda, che impara a classificare i dati di imaging cerebrale: quando i ricercatori hanno mostrato le scansioni cerebrali al modello e gli hanno detto che stava osservando un cervello maschile o femminile, il modello ha iniziato a “notare” quali sottili modelli potevano aiutarlo a distinguere la divergenza di pensieri fra uomo e donna.

Il modello ha mostrato prestazioni superiori rispetto a quelli degli studi precedenti, in parte perché ha utilizzato una rete neurale profonda che analizza scansioni MRI dinamiche, un approccio che cattura l’intricata interazione tra le diverse regioni cerebrali.

La prima scansione affidabile

Quando i ricercatori hanno testato il modello su circa 1.500 scansioni cerebrali, sono riusciti quasi sempre a capire se la scansione proveniva da una persona di sesso maschile o femminile. Il successo del modello suggerisce che le differenze di sesso rilevabili nel cervello esistono, ma non sono mai state delineate in modo affidabile prima d’ora.

Il fatto che l’approccio abbia funzionato così bene in diversi set di dati, tra cui scansioni cerebrali provenienti da più siti negli Stati Uniti e in Europa, rende i risultati particolarmente convincenti, in quanto tiene conto di molti fattori di disturbo che possono affliggere studi di questo tipo.

“Questa è una prova molto forte del fatto che il sesso è un fattore determinante dell’organizzazione del cervello umano“, ha detto Menon. Fino a poco tempo fa, un modello come quello utilizzato dal gruppo di ricerca di Menon aiutava i ricercatori a suddividere i cervelli in gruppi diversi, ma non forniva informazioni su come avveniva l’ordinamento.

“AI spiegabile”

Oggi, invece, i ricercatori hanno accesso a uno strumento chiamato “AI spiegabile“, che può passare al setaccio vaste quantità di dati per spiegare come vengono prese le decisioni di un modello. Utilizzando l’intelligenza artificiale spiegabile, Menon e la sua squadra hanno scoperto che il modello si rivolgeva più spesso alla rete di modalità predefinita, allo striato e alla rete limbica per prendere una decisione.

L’équipe si è quindi chiesta se fosse possibile creare un altro modello in grado di prevedere il rendimento dei partecipanti in determinati compiti cognitivi, sulla base delle caratteristiche funzionali del cervello che differiscono tra donne e uomini.

Modelli di abilità cognitive specifici per sesso

Gli scienziati hanno, dunque, sviluppato modelli di abilità cognitive specifici per sesso: un modello prevedeva efficacemente le prestazioni cognitive negli uomini ma non nelle donne, e un altro nelle donne ma non negli uomini. I risultati indicano che le caratteristiche funzionali del cervello che variano tra i due sessi hanno implicazioni comportamentali significative.

“Questi modelli hanno operato molto bene perché siamo riusciti a separare i modelli cerebrali tra i due sessi“, ha affermato Menon. “Questo ci dice che trascurare le differenze di sesso nell’organizzazione cerebrale potrebbe farci perdere i fattori chiave alla base dei disturbi neuropsichiatrici“, ha continuato Menon.

Mentre il gruppo di scienziati ha applicato il suo modello di rete neurale profonda alle domande sulle differenze di sesso, Menon ritiene che il modello potrebbe essere applicato per rispondere a domande su come qualsiasi aspetto della connettività cerebrale possa essere correlato a qualsiasi tipo di abilità cognitiva o comportamento.

Lui e il suo gruppo di ricerca intendono rendere il loro modello pubblicamente disponibile per l’utilizzo da parte di qualsiasi ricercatore. “I nostri modelli di intelligenza artificiale hanno un’ampia applicabilità“, ha evidenziato Menon. “Un ricercatore potrebbe impiegarli per cercare le differenze cerebrali legate a difficoltà di apprendimento o a differenze di funzionamento sociale, aspetti che siamo desiderosi di comprendere meglio per aiutare gli individui ad adattarsi e a superare queste sfide“, ha concluso Menon.