Origins of the sex differences in handedness and mental rotation ability : genetic, environmental and hormonal effects

In humans, well-replicated and robust sex differences in cognitive functions exist for handedness and mental rotation ability. A common characteristic in human cognitive functions is the lateralization of language functions. Handedness is a common measure of laterality and is related to language lateralization. The prevalence of left-handedness is higher in males than in females, the male to female ratio being about 1.2. Among cognitive abilities, the largest sex difference is evident in the Vandenberg and Kuse Mental Rotation Test (MRT), which requires the ability to rotate objects in mental space. On average, males achieve scores one standard deviation higher than females in the MRT. The present thesis investigated the origins of the sex differences in laterality and spatial ability as represented by handedness and mental rotation ability, respectively. Two population-based Finnish twin cohorts were utilized in this study. Handedness was studied in 25 810 twins and 4068 singletons born before 1958 from the Older Finnish Twin Cohort, and in 4736 twins born in 1983-87 from the FinnTwin12. MRT was studied in a sub-sample of 804 young adult participants from the FinnTwin12 sample. The main findings of this study were: 1) the prevalence of left-handedness was higher among males than among females in both singletons and in twins; 2) males had significantly higher scores than females in MRT; 3) about one quarter of the variance in handedness and about half of the variance in MRT was explained by genetic effects, whereas the remainder of the variance in these traits was explained by environmental effects unique to each individual. The magnitude of the genetic effects was similar in both sexes; 4) left-handedness was significantly less common in female co-twins of a male than in female co-twins of a female, and female co-twins of a male scored significantly higher than did female co-twins of a female in the Mental Rotation Test. This dissertation discusses whether these differences between females from opposite- and same-sex twin pairs are due to the prenatal transfer of testosterone from the male fetus in females with male co-twins or whether they arise from postnatal socialization effects.

Kognitiivisten toimintojen alueella kaksi selkeää sukupuolieroa ilmenevät kätisyydessä ja avaruudellisen hahmottamisen kyvyssä pyörittää (rotatoida) mielensisäisesti kappaleita. Vasenkätisyys on noin 1,2 kertaa yleisempää miehillä kuin naisilla. Miesten keskimääräinen tulos avaruudellista hahmottamista mittaavassa Mental Rotation Testissä (MRT) on noin yhden keskihajonnan parempi kuin naisilla. Tässä väitöskirjassa tutkittiin sukupuolierojen alkuperää lateraalisuudessa ja avaruudellisessa hahmottamisessa, joita tässä tutkimuksessa edustivat kätisyys ja MRT. Tutkimuksessa käytettiin kahta suomalaista väestöpohjaista kaksosaineistoa: kätisyyttä tutkittiin aineistolla, jossa oli mukana 25 810 ennen vuotta 1958 syntynyttä kaksosta ja 4068 ei-kaksosta sekä kaksosten kehitys ja terveys tutkimus aineistolla, jossa oli mukana 4736 vuosina 1983-87 syntynyttä kaksosta. Avaruudellista hahmottamista käsittäviin tutkimuksiin osallistui 804 nuorta aikuista kaksosten kehitys ja terveys tutkimuksesta. Tärkeimmät tulokset olivat: 1) vasenkätisyys oli miehillä yleisempää kuin naisilla, niin kaksosilla kuin ei-kaksosillakin; 2) mieskaksoset suoriutuivat naiskaksosia paremmin avaruudellista hahmottamista vaativassa tehtävässä; 3) sekä naisilla että miehillä noin neljännes kätisyydessä esiintyvästä vaihtelusta ja noin puolet avaruudellisen hahmottamisen kyvyssä esiintyvästä vaihtelusta selittyivät geneettisillä tekijöillä, yksilöille erilaisten ympäristötekijöiden selittäessä loput näissä ominaisuuksissa esiintyvästä vaihtelusta; 4) vasenkätisyys oli harvinaisempaa naisilla joilla on kaksosveli kuin naisilla joilla on kaksossisar ja lisäksi naiset joilla on kaksosveli suoriutuivat avaruudellista hahmottamista vaativassa tehtävässä merkitsevästi paremmin kuin naiset joilla on kaksossisar. Tämän tutkimuksen perusteella ei voida varmasti sanoa, että johtuvatko viimeksi mainitut erot siitä, että naiskaksoset joilla on veli saattavat altistua kohdussa kaksosveljen tuottamalle testosteronille vai siitä, että syntymän jälkeinen kasvuympäristö on erilainen naisilla joilla on kaksosveli kuin naisilla joilla on kaksossisar.