Sex differences in the human brain are of interest for many reasons: for example, there are sex differences in the observed prevalence of psychiatric disorders and in some psychological traits that brain differences might help to explain. We report the largest single-sample study of structural and functional sex differences in the human brain (2750 female, 2466 male participants; mean age 61.7 years, range 44–77 years). Males had higher raw volumes, raw surface areas, and white matter fractional anisotropy; females had higher raw cortical thickness and higher white matter tract complexity. There was considerable distributional overlap between the sexes. Subregional differences were not fully attributable to differences in total volume, total surface area, mean cortical thickness, or height. There was generally greater male variance across the raw structural measures. Functional connectome organization showed stronger connectivity for males in unimodal sensorimotor cortices, and stronger connectivity for females in the default mode network. This large-scale study provides a foundation for attempts to understand the causes and consequences of sex differences in adult brain structure and function.

Abstract Aims Several factors are known to increase risk for cerebrovascular disease and dementia, but there is limited evidence on associations between multiple vascular risk factors (VRFs) and detailed aspects of brain macrostructure and microstructure in large community-dwelling populations across middle and older age. Methods and results Associations between VRFs (smoking, hypertension, pulse pressure, diabetes, hypercholesterolaemia, body mass index, and waist–hip ratio) and brain structural and diffusion MRI markers were examined in UK Biobank (N = 9722, age range 44–79 years). A larger number of VRFs was associated with greater brain atrophy, lower grey matter volume, and poorer white matter health. Effect sizes were small (brain structural R 2 ≤1.8%). Higher aggregate vascular risk was related to multiple regional MRI hallmarks associated with dementia risk: lower frontal and temporal cortical volumes, lower subcortical volumes, higher white matter hyperintensity volumes, and poorer white matter microstructure in association and thalamic pathways. Smoking pack years, hypertension and diabetes showed the most consistent associations across all brain measures. Hypercholesterolaemia was not uniquely associated with any MRI marker. Conclusion Higher levels of VRFs were associated with poorer brain health across grey and white matter macrostructure and microstructure. Effects are mainly additive, converging upon frontal and temporal cortex, subcortical structures, and specific classes of white matter fibres. Though effect sizes were small, these results emphasize the vulnerability of brain health to vascular factors even in relatively healthy middle and older age, and the potential to partly ameliorate cognitive decline by addressing these malleable risk factors.

Abstract Sex differences in the human brain are of interest, for example because of sex differences in the observed prevalence of psychiatric disorders and in some psychological traits. We report the largest single-sample study of structural and functional sex differences in the human brain (2,750 female, 2,466 male participants; 44-77 years). Males had higher volumes, surface areas, and white matter fractional anisotropy; females had thicker cortices and higher white matter tract complexity. There was considerable distributional overlap between the sexes. Subregional differences were not fully attributable to differences in total volume or height. There was generally greater male variance across structural measures. Functional connectome organization showed stronger connectivity for males in unimodal sensorimotor cortices, and stronger connectivity for females in the default mode network. This large-scale study provides a foundation for attempts to understand the causes and consequences of sex differences in adult brain structure and function.

Aims: Several factors are known to increase risk for cerebrovascular disease and dementia, but there is limited evidence on associations between multiple vascular risk factors (VRFs) and detailed aspects of brain macro- and microstructure in large community-dwelling populations across middle- and older age. Methods and Results: Associations between VRFs (smoking, hypertension, pulse pressure, diabetes, hypercholersterolaemia, BMI, and waist-hip ratio) and both global and regional brain structural and diffusion MRI markers were examined in UK Biobank (N = 9722, age range 44-77 years). A larger number of VRFs was associated with greater brain atrophy, lower grey matter volume, and poorer white matter health. Effect sizes were small (brain structural R2 ≤ 1.8%). Higher aggregate vascular risk was related to multiple regional MRI hallmarks associated with dementia risk: lower frontal and temporal cortical volumes, lower subcortical volumes, higher white matter hyperintensity volumes, and poorer white matter microstructure in association and thalamic pathways. Smoking pack years, hypertension and diabetes showed the most consistent associations across all brain measures. Hypercholesterolaemia was not uniquely associated with any MRI marker. Conclusion: Higher levels of VRFs were associated with poorer brain health across grey and white matter macro- and microstructure. Effects are mainly additive, converging upon frontal and temporal cortex, subcortical structures, and specific classes of white matter fibres. Though effect sizes were small, these results emphasise the vulnerability of brain health to vascular factors even in relatively healthy middle and older age, and the potential to partly ameliorate cognitive decline by addressing these malleable risk factors.