Sex differences in the developing brain as a source of inherent risk

Dialogues Clin Neurosci. 2016 Dec;18(4):361-372. doi: 10.31887/DCNS.2016.18.4/mmccarthy.

Abstract

Brain development diverges in males and females in response to androgen production by the fetal testis. This sexual differentiation of the brain occurs during a sensitive window and induces enduring neuroanatomical and physiological changes that profoundly impact behavior. What we know about the contribution of sex chromosomes is still emerging, highlighting the need to integrate multiple factors into understanding sex differences, including the importance of context. The cellular mechanisms are best modeled in rodents and have provided both unifying principles and surprising specifics. Markedly distinct signaling pathways direct differentiation in specific brain regions, resulting in mosaicism of relative maleness, femaleness, and sameness through-out the brain, while canalization both exaggerates and constrains sex differences. Non-neuronal cells and inflammatory mediators are found in greater number and at higher levels in parts of male brains. This higher baseline of inflammation is speculated to increase male vulnerability to developmental neuropsychiatric disorders that are triggered by inflammation.

El desarrollo cerebral difiere en hombres y mujeres en respuesta a la producción de andrógenos por los testículos fetales. La diferenciación sexual del cerebro ocurre durante una ventana sensible e induce cambios neuroanatómicos y fisiológicos duraderos que influyen profundamente en la conducta. Todavía está surgiendo el conocimiento acerca de la contribución de los cromosomas sexuales, por lo que es destacable la necesidad de integrar múltiples factores en la comprensión de las diferencias por sexo, incluyendo la importancia del contexto. Los mecanismos celulares están mejor modelados en roedores y han proporcionado tanto principios unificadores como supresores específicos. De manera muy diferente las vías de señales dirigen la diferenciación en regiones cerebrales específicas, resultando en un mosaicismo de masculinidad, feminidad e igualdad relativas a través del cerebro, mientras que la canalización exagera y restringe las diferencias por sexo. Las células no neuronales y los mediadores inflamatorios se encuentran en mayor número y en niveles más altos en zonas de los cerebros de los machos. Se especula que esta mayor basal de inflamación aumenta la vulnerabilidad en los machos para desarrollar trastornos neuropsiquiátricos que son desencadenados por la inflamación.

Les testicules du foetus mâle produisent des androgènes responsables d'un développement cérébral différent chez les hommes et chez les femmes. Cette différentiation cérébrale selon le sexe survient lors d'une fenêtre (sensitive ou délicate ?) et entraîne des changements neuroanatomiques et physiologiques durables qui influent profondément sur le comportement. Notre connaissance de l'implication des chromosomes sexuels est encore nouvelle, il faut donc intégrer de nombreux facteurs, dont l'importance du contexte, pour comprendre les différences selon le sexe. Les mécanismes cellulaires, mieux modélisés chez les rongeurs, ont fourni à la fois des principes communs et des spécificités surprenantes. Des voies de signalisation très distinctes orientent la différentiation dans des régions cérébrales spécifiques : il en résulte une mosaïque de masculinité, de féminité, de similarité relatives dans le cerveau, les différences selon le sexe étant à la fois exagérées et limitées par la canalisation. Les cellules non neuronales et les médiateurs inflammatoires sont plus nombreux et à des niveaux plus élevés dans des morceaux de cerveaux masculins. Ce plus haut degré d'inflammation initiale augmenterait la vulnérabilité des hommes aux troubles neuropsychiatriques du développement déclenchés par l'inflammation.

Keywords: androgen; autism; early life event; estrogen; schizophrenia; sex difference.

Publication types

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MeSH terms

  • Animals
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