2D:4D e rotação mental: estudo de um biomarcador putativo dos efeitos pré-natais dos esteroides sexuais no desempenho numa prova de rotação mental numa população estudantil

Abstract

A expressão 2D:4D designa o quociente entre o comprimento dos dedos indicador e anelar e de acordo com um crescente corpo de estudos, pode ser considerado um biomarcador putativo da exposição pré-natal (ou mesmo peri-natal) às hormonas sexuais, em particular a testosterona e o estrogénio, marcador esse que é sexualmente dimórfico e cujos efeitos organizacionais sobre o desenvolvimento cerebral têm vindo a ser defendidos. Devido ao facto de se correlacionar negativamente com a testosterona e positivamente com o estrogénio, tal marcador manifesta-se de forma simples e facilmente mensurável, de forma não-invasiva, revelando-se desde logo um traço anatómico sexualmente dimórfico, levando a que seja significativamente utilizado no estudo de diversas variáveis influenciadas pelas hormonas, ou sexualmente dimórficas. Sendo de notar que os homens tendem, em média, a apresentar o quarto dedo (anelar) maior, quando comparado com o segundo dedo (indicador) e por referência às mulheres. Partindo destes pressupostos, a presente dissertação pretendeu analisar: (1) se os participantes (homens ou mulheres) expostos a quantidades elevadas de testosterona pré-natal, e mais baixas de estrogénio, tenderiam a exibir valores 2D:4D inferiores à unidade, enquanto que sujeitos expostos a quantidades inversas destas hormonas, tenderiam a exibir valores 2D:4D ≥ 1; (2) se existiam diferenças significativas entre os sexos, em que os homens exibissem menores 2D:4D do que as mulheres, a exemplo do que tem sido relatado na generalidade dos estudos realizados nesta área; (3) as possíveis relações entre os efeitos dos esteroides sexuais pré-natais (em particular, a testosterona) na eventual organização cerebral daí decorrente, nomeadamente ao nível do desempenho cognitivo, baseando-se na utilização do biomarcador putativo não invasivo, o 2D:4D, como forma de estimar tais efeitos. Especificamente, procurou-se investigar a possível existência de relações entre o 2D:4D e o desempenho em tarefas visuo-espaciais, concretamente numa tarefa de rotação mental de figuras maciças, teste apropriado para investigar algumas previsões relacionadas com a associação dos efeitos dos androgénios fetais sobre o 2D:4D e o desempenho. Admitindo tal propriedade (dos testes de rotação mental), seria previsível que os indivíduos com mais baixos ratios (maior exposição a testosterona fetal) teriam melhor desempenho do que os indivíduos com 2D:4D mais elevados (maior exposição aos estrogénios; (4) possíveis diferenças assinaláveis, entre três grandes áreas representadas na nossa amostra (Saúde, Engenharia e Económicas) e os ratios dos participantes, quer para a mão esquerda quer para a mão direita ou apenas para uma delas; (5) por fim, a possibilidade de contribuir para a validação do 2D:4D como um possível biomarcador, sexualmente dimórfico para a organização permanente dos efeitos da testosterona pré-natal sobre o cérebro e o comportamento. A população considerada para este estudo foi o conjunto de todos os alunos inscritos no Campus 2 do Instituto Politécnico de Leiria (perfazendo um total de cerca de 5.200), dos quais foi selecionada uma amostra de 252 sujeitos (127 homens e 125 mulheres), com uma média de idades de 22,9 anos (desvio padrão de 6,366), obtida de forma aleatória simples. A todos os participantes foi feita a digitalização de ambas as mãos, utilizando-se um scanner, tendo sido pedido a dois medidores exteriores que fizessem as medições, de forma “cega”, quer em relação à identificação dos participantes, quer em relação ao objetivo do estudo. A prova de rotação mental aplicada, foi desenvolvida por Mariano Yela. Os resultados obtidos neste estudo, podem ser articulados ao longo dos seguintes eixos: (1) os valores médios dos ratios direitos, da amostra total, são superiores aos valores médios dos ratios esquerdos (0,974 > 0,963); quando discriminado por sexos, os valores médios dos ratios da mão direita continuam a ser, em ambos os sexos, superiores aos valores médios dos ratios da mão esquerda; (2) os participantes do sexo masculino apresentam menores ratios quer na mão esquerda, quer na mão direita, quando comparados com os participantes do sexo feminino; (3) revelaram a existência de diferenças estatisticamente significativas entre homens e mulheres no que respeita ao 2D:4D da mão esquerda, sendo as mulheres que apresentam um ratio maior (t(250)=-5,791; p<0,001). O mesmo sucedendo com o 2D:4D da mão direita, onde igualmente se verificaram diferenças estatisticamente significativas entre homens e mulheres, sendo de novo as mulheres que apresentam um ratio maior (t(250)=-5,262; p<0,001); (4) na análise de possíveis correlações entre os 2D:4D da mão direita e da mão esquerda no sexo feminino, constatou-se uma relação média e significativa no sentido positivo entre o ratio da mão direita e o ratio da mão esquerda. Isto é, quanto mais elevado é o ratio da mão direita, maior é o ratio da mão esquerda; nos participantes do sexo masculino, constatou-se uma correlação forte e significativa no sentido positivo do 2D:4D da mão direita com o ratio 2D:4D da mão esquerda; (5) Tendo em consideração a totalidade da amostra, verificou-se igualmente uma relação forte no sentido direto entre o 2D:4D da mão direita e o 2D:4D da mão esquerda. Relativamente à Pontuação Direta e ao desempenho em termos de Tempo não se verificou quaisquer correlações estatisticamente significativas com os 2D:4D das mãos direita e da esquerda; (6) Analisando a correlação entre as mesmas variáveis, mas tendo em consideração o sexo dos participantes, não se verificaram quaisquer correlações estatisticamente significativas entre o 2D:4D de ambas as mãos, com a Pontuação Direta e com o desempenho em termos de tempo, em ambos os sexos e entre os sexos; (7) existem diferenças estatisticamente significativas entre as áreas de formação e o ratio das mãos direita/esquerda, sendo os alunos da área de Saúde que apresentam, em termos médios, um ratio maior, seguido pelos alunos da área de Económicas e de Engenharia (F(3,248)=3,637, p<0,05; (F(3,248)=4,067, p<0,05). Isto é, os alunos das engenharias apresentam uma média do 2D:4D das mãos direita/esquerda menor quando comparados com os restantes; averiguando se estas diferenças estatisticamente significativas persistem nas análises dentro da variável sexo, tanto no grupo das participantes do sexo feminino como no grupo dos participantes do sexo masculino, não se verificou qualquer diferença estatisticamente significativa; um dado curioso e digno de registo, é que, apesar de não ser estatisticamente significativo, as alunas da área Engenharia são as que apresentam maiores ratios da mão direita, em termos médios; (8) não tendo sido possível interpretar o teste t, na análise de eventuais diferenças entre homens e mulheres na prova de Rotação Mental, optou-se pelo teste MannWhitney, tendo-se verificado diferenças estatisticamente significativas entre homens e mulheres no que respeita ao desempenho em termos de respostas corretas; os resultados obtidos com a Pontuação Direta (P.D.), mostraram igualmente que existem diferenças estatisticamente significativas entre os participantes do sexo masculino e os do sexo feminino (F=13,943, p<0,001), tendo os homens obtido em média uma Pontuação Direta superior à das mulheres (15,6 e 12,2 respetivamente); analisando o desempenho nesta prova em função da variável tempo de execução, não se verificaram diferenças entre os estudantes do sexo masculino e os do sexo feminino; (9) analisando a possibilidade de existirem diferenças entre o desempenho da prova de rotação mental e os ratios maiores/menores da mão direita/esquerda, considerando-se os valores inferiores à média como sendo menores 2D:4D e os valores acima da média como sendo os maiores 2D:4D, obtiveram-se os seguintes resultados; i) procurando identificar, para a mão direita, possíveis diferenças dentro de cada sexo no desempenho na prova de rotação mental, os resultados revelaram não existirem diferenças estatisticamente significativas entre os sujeitos com menores 2D:4D e os que apresentam maiores 2D:4D face à pontuação direta (PD), tanto no que se refere ao sexo masculino (t(125)=-0,341; p>0,05) como ao sexo feminino (t(123)=- 1,273; p>0,05); o mesmo aconteceu relativamente à mão esquerda, tanto no que se refere ao sexo masculino (t(125)=-1,641; p>0,05) como ao sexo feminino (t(123)=-0,994; p>0,05); ii) recorrendo aos extremos de quartis referentes à variável Pontuação Direta e à variável tempo, com o intuito de diferenciar igualmente os menores 2D:4D e os maiores 2D:4D de ambas as mãos, os resultados obtidos conduziram-nos à mesma conclusão; isto é, não se verificaram diferenças estatisticamente significativas entre os menores e os maiores 2D:4D relativamente ao desempenho na prova de rotação mental (PD; Tempo).

The expression 2D:4D designates the quotient between the length of the index and annular fingers and according to a growing body of studies, can be considered a putative biomarker of prenatal (or even peri-natal) exposure to sex hormones, in particular testosterone and estrogen, a marker that is sexually dimorphic and whose organizational effects on brain development have been advocated. Because it correlates negatively with testosterone and positively with estrogen, such a marker manifests itself in a simple and easily measurable and non-invasive way, revealing itself from the outset a sexually dimorphic anatomical trait, leading it to be significantly used in the study of several variables influenced by hormones, or sexually dimorphic. It should be noted that men tend, on average, to present a largest fourth finger (annular) when compared to the second finger (index) and by reference to women. Based on these assumptions, the present dissertation sought to analyze: (1) If the participants (men or women) exposed to high levels of prenatal testosterone, and lower estrogen, tended to exhibit lower 2D:4D values than unity, whereas subjects exposed to reverse amounts of these hormones, would tend to exhibit 2D:4D ≥ 1 values; (2) if there were significant differences between the sexes in which men exhibited lower 2D:4D than women, as has been reported in most studies in this area; (3) the possible relationships between the effects of prenatal sexual steroids (in particular, testosterone) on the eventual cerebral organization therefor resulting, namely on the level of cognitive performance, based on the use of the non-invasive putative biomarker, 2D:4D, as a way of estimating such effects. Specifically, we attempted to investigate a possible relationship between 2D:4D and visuospatial performance, specifically in the task of mental rotation of massive figures, an appropriate test to investigate some predictions related to an association of the effects of fetal androgens on the 2D:4D and performance. Assuming such property (from the mental rotation tests), it would be expected that individuals with lower ratios (greater exposure to fetal testosterone) would perform better than subjects with higher 2D:4D (greater exposure to estrogens); (4) To evaluate possible significant differences between the three major areas represented in our sample (Health, Engineering and Economics) and the ratios of the participants, either for the left hand or for the right hand or for only one; (5) Finally, the possibility of contributing to the validation of 2D:4D as a possible, sexually dimorphic biomarker for the permanent organization of the effects of prenatal testosterone on the brain and behavior. The population considered for this study was the set of all students enrolled in Campus 2 of the Polytechnic Institute of Leiria (totaling about 5,200), of which a sample of 252 subjects (127 men and 125 women) was chosen, with an average of 22.9 years (standard deviation of 6,366), obtained in a simple randomized way. All the participants were digitalized in both hands using a scanner, and two external meters were asked to take measurements in a "blind" way, both in relation to the identification of the participants and in relation to the objective of the study. The applied mental rotation test was developed by Mariano Yela. The results obtained in this study can be articulated along the following axes: (1) the mean values of the right ratios of the total sample are higher than the mean values of the left ratios (0.974> 0.963); when discriminated by sex, the mean values of the right hand ratios continue to be, in both sexes, higher than the mean values of the left hand ratios; (2) male participants had lower ratios in either the left hand or the right hand when compared to female participants; (3) revealed the existence of statistically significant differences between men and women regarding 2D:4D of the left hand, with women having a higher ratio (t (250) = - 5.791, p <0.001). The same happened with the 2D:4D on the right, where there were also statistically significant differences between men and women, again being women with a higher ratio (t (250) = -5.262; p <0.001); (4) in the analysis of possible correlations between 2D:4D of the right hand and the left hand in females, a mean and significant relationship was found in the positive direction between the right hand ratio and the left hand ratio. That is, the higher the ratio of the right hand, the higher the ratio of the left hand; in the male participants, there was a strong and significant correlation in the positive direction of the right hand 2D:4D ratio with the left hand 2D:4D ratio; (5) considering the whole sample, there was also a strong direct relationship between 2D:4D of the right hand and 2D:4D of the left hand. Regarding the Direct Score and Time performance, there were no statistically significant correlations with 2D:4D of the right and left hands; (6) Analyzing the correlation between the same variables, but taking into account the gender of the participants, there were no statistically significant correlations between 2D:4D of both hands, with Direct Score and with time performance, in both Sexes; (7) there are statistically significant differences between the education areas and the right/left hand ratio, with the students in the Health area presenting, on average, a higher ratio, followed by students in the area of Economics and Engineering (F (3,248 ) = 3.637, p <0.05; (F (3.248) = 4.067, p <0.05). That is, the engineering students present an average 2D:4D of the right/left hands lower when compared to the rest; ascertaining whether these statistically significant differences persist in the analyzes within the sex variable, in both the female participants group and the male participants group, there was no statistically significant difference; a curious and noteworthy fact is that, although it is not statistically significant, the students of the Engineering area are those that present the highest ratios of the right hand, in average terms; (8) It was not possible to interpret the test t, in the analysis of possible differences between men and women in the test of Mental Rotation, we chose the Mann-Whitney test, and there were statistically significant differences between men and women in terms of performance of correct answers; the results obtained with the Direct Score (PD) also showed that there are statistically significant differences between the male and female participants (F = 13,943, p <0.001), with men obtaining on average a Direct Score higher than women (15.6 and 12.2 respectively); analyzing the performance in this test as a function of the variable execution time, there were no differences between male and female students; (9) analyzing the possibility of differences between the performance of the mental rotation test and the major / minor ratios of the right / left hand, considering lower values to be lower than 2D:4D and the values above the average as the largest 2D:4D, the following results were obtained; i) trying to identify, for the right hand, possible differences within each gender in the performance of the mental rotation test, the results revealed that there were no statistically significant differences between subjects with lower 2D:4D and those with higher 2D:4D compared to the direct score, on males (T (125) = - 0.341, p> 0.05) and females (t (123) = - 1.273; p> 0.05); the same happened on the left hand, on the male (T (125) = - 1.641, p> 0.05) and female (t (123) = - 0.994, p> 0.05); ii) using the extremes of quartiles referring to the variable Direct Score and the variable time, in order to differentiate equally the smaller 2D:4D and the larger 2D:4D of both hands, the results obtained lead us to the same conclusion; That is, there were no statistically significant differences between the lowest and the highest 2D:4D relative to the performance in the mental rotation test (PD; Time).