Simultánní monitorování hemodynamické odezvy v před frontálním kortexu a pohlavních orgánech při sexuálním vzrušení pomocí blízké infračervené spektroskopie (2018)

Komentáře: Naysayers závislí na pornografii tvrdí, že prohlížení přírody se neurologicky neliší od sledování porna. Toto tvrzení je samozřejmě nesmysl - jak ukazuje tato studie.

Evgenii Kim, MSc, Sungchul Kim, MSc, Phillips V. Zephaniah, MSc, Songhyun Lee, PhD, Eloise Anguluan, MSc, Park Kwangsung, MD, PhD, Jae Gwan Kim, PhD

DOI: https://doi.org/10.1016/j.esxm.2018.05.001

Abstraktní

Pozadí

Sledování mozkové aktivity spolu s reakcí pohlavních orgánů na sexuální stimulaci může hrát důležitou roli při porozumění mechanismům podvádění sexuálního vzrušení i diagnostice erektilní dysfunkce. Několik studií pozorovalo mozkovou aktivitu odpovídající pohlavním podnětům, ale pouze několik studií ukázalo současné měření aktivace mozku a penilní reakce.

Cíl

Představit blízkou infračervenou spektroskopii (NIRS) jako přenosnou, snadno implementovatelnou a levnou techniku ​​pro současné zaznamenávání mozkové aktivity a hemodynamiky v pohlavních orgánech během sexuálního vzrušení.

Metody

Hemodynamická měření 15 zdravých mužů byla získána pomocí domácího systému NIRS. V počátečním experimentu byla hemodynamika v pre-frontální kůře (N = 10) měřena během vizuální sexuální stimulace (VSS) a neutrální vizuální stimulace (NVS) k identifikaci mozkové aktivity související se sexuálním vzrušením. V následném experimentu byla současně měřena hemodynamika mozku a penisu (N = 5) pomocí NIRS během VSS a NVS.

výsledky

Pre-frontální kůra vykazovala aktivitu související s VSS, ale nikoli s NVS. Současná měření ukázala odpovídající zvýšení koncentrace hemoglobinu okysličené a deoxygenované v penisu, což ukazuje na zvýšení krevního objemu spojené se sexuálním vzrušením u zdravých mužů. Při hemodynamických změnách mezi mozkem a genitálním orgánem bylo pozorováno průměrné zpoždění odpovědi 4 sekund.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V této předběžné studii jsme představili systém NIRS, který je schopen nejen detekovat mozkové hemodynamické změny související se sexuálním vzrušením, ale také simultánní měření hemodynamiky penisu. Věříme, že systém NIRS může být potenciální technikou pro doplnění oboru sexuální medicíny a může být dále rozšířen o diagnostiku erektilní dysfunkce.

Kim E, Kim S, Zephaniah P a kol. Simultánní monitorování hemodynamické odezvy v pre-frontální kůře a pohlavních orgánech během sexuálního vzrušení pomocí blízké infračervené spektroskopie. Sex Med 2018; XX: XXX – XXX.

Klíčová slova:

Téměř infračervená spektroskopie, Hemodynamika, Přední čelní kůra, Vizuální sexuální stimulace, Erektilní dysfunkce

Úvod

Neschopnost dosáhnout dostatečné erekce dostatečné k provádění pohlavního styku, známá jako erektilní dysfunkce (ED), vede k významnému negativnímu dopadu na kvalitu života. Řada psychologických poruch může přispět k ED, jako je stres, deprese a výkonnostní úzkost. Stejně tak to může být také jeden z prvních projevů podstupujícího závažného fyzického onemocnění včetně diabetu, roztroušené sklerózy nebo kardiovaskulárních poruch. Rozlišování mezi psychologickým a organickým původem ED je proto pro lékaře kritickým úkolem.

Normální sexuální vzrušení zahrnuje řadu fyziologických odpovědí, mezi nimiž je erekce penisu nejpřesnější odpovědí v mužském těle. Bylo také prokázáno, že během sexuálního vzrušení dochází k nervové reakci, což by mohlo naznačovat psychologickou roli v procesu vzrušení. Protože psychologický aspekt může být odhalen měřením mozkové aktivity, četné studie se pokusily porozumět mozkové funkci během sexuálního vzrušení. Výsledky těchto studií spojují sexuální vzrušení s mnoha hlubokými mozkovými a kortikálními strukturami u zdravých zdravých mužů1, 2, 3 což naznačuje, že sexuální vzrušení je skutečně složitý nervový proces. Většina studií použila pozitronovou emisní tomografii (PET) nebo funkční magnetickou rezonanci (fMRI) k pozorování mozkové odpovědi, spolu s pletysmografií, pneumatickou manžetou nebo komerčním zařízením RigiScan (Timm Medical Technologies Inc, Eden Prairie, MN) pro sledování tumoru penisu a tuhost. Přestože jsou PET a fMRI zavedenými technologiemi pro sledování mozkové činnosti během sexuálního vzrušení, mohou být technicky náročné a drahé. Kromě toho musí být tyto způsoby podány v klinickém prostředí, které by mohlo výrazně ovlivnit psychologické reakce, zejména pro sexuální vzrušení.

V této studii navrhujeme využití systému, který umožní současné sledování mozkové a penilní hemodynamiky pomocí blízké infračervené spektroskopie (NIRS). NIRS je neinvazivní, nízkonákladový a přenosný a je vhodný pro monitorování hemodynamické odezvy v pohodlném a přirozeném prostředí. NIRS se stala široce používanou technikou v biomedicínském oboru, zejména pro výzkum mozku.4 Kromě toho může NIRS dosáhnout vyššího časového rozlišení až řádově milisekund ve srovnání s fMRI a PET.5 Takový vysoký časový rys by mohl hrát důležitou roli pro srovnání hemodynamické odezvy mozku a pohlavních orgánů a toho, jak je ovlivněn ED.

NIRS se dříve ukázalo jako spolehlivý nástroj pro měření hemodynamiky penisu a současně poskytuje pohodlnější a pohodlnější nastavení pro pacienta.6, 7 Na rozdíl od převládajícího komerčního zařízení RigiScan, které měří penisní tumescenci a rigiditu smyčkami vázanými na stopku a špičku pohlavních orgánů,8, 9 NIRS může poskytovat vazulogenní informace s jednoduchou konfigurací detektoru zdroje, aby se minimalizovalo nepohodlí subjektu. Pro hodnocení vaskulárního postižení během penilní tumescence byly použity další metody, včetně selektivní pudendální angiografie, duplexní Dopplerovy ultrasonografie a cavernosometrie.10, 11 Jsou však omezeny nákladnými náklady a složitostí metodiky. Cílem této studie je představit NIRS jako praktickou možnost pro studium mužského sexuálního vzrušení měřením vaskulogenního stavu během erekce penisu a doprovodné mozkové reakce. Autoři doufají, že studie povede k využití NIRS pro pomoc při správné diagnóze ED.

Metody

Tato studie byla přezkoumána a schválena Radou pro institucionální přezkum Institutu vědy a technologie Gwangju (20140319-HR-10-01-02). 15 Studie se zúčastnili zdraví muži s pravou rukou (věk 24 ± 3 let). Předměty byly přijímány prostřednictvím univerzitních reklam. Před experimentem byl od každého subjektu získán písemný informovaný souhlas.

Domácí NIRS systém popsaný v předchozí studii6 byl použit k měření mozkové a penilní hemodynamiky během vizuální sexuální stimulace (VSS). V první části experimentu byla měřena hemodynamika z pre-frontální kůry u subjektů 10, aby se identifikovala existence měřitelné změny signálu související se sexuálním vzrušením. Ve druhé části byla měřena současná změna hemodynamiky jak v pre-frontální kůře, tak v genitálním orgánu u subjektů 5.

Sondy NIRS sestávaly ze zdroje světla a detektoru, kde byla jako detektor světla použita monolitická fotodioda s jedním napájecím trans-impedančním zesilovačem (OPT101; Texas Instruments Inc, Dallas, TX). Světelným zdrojem byla světelná emisní dioda emitující vlnové délky 735 nm a 850 nm (L735 / 850-40D32; Epitex Inc, Kyoto, Japonsko). Vlnové délky 2 ze zdroje diody emitující světlo postupně osvětlovaly tkáň a propuštěné světlo bylo detekováno fotodetektory. Celý cyklus sběru dat trvá 0.25 sekund, pro časové rozlišení 4 Hz.

Umístění sond do čela a pohlavních orgánů je uvedeno v Obrázek 1A, B. Sonda hlavy měla separační vzdálenost zdroje a detektoru 3 cm, která poskytuje hloubku průniku dostatečnou k pozorování signálu z povrchové hemodynamiky a také kortikálních oblastí. Proto byl kratší kanál 0.8 cm použit k detekci hemodynamických změn v povrchových vrstvách a později byla data krátkého kanálu potlačena z delšího kanálu, aby se izolovala kritická aktivace. Sondy hlavy byly experimentátory připevněny pomocí oboustranně lepících disků 20 × 8 (BioSemi Instrumentation, Amsterdam, Nizozemsko), které umožňují adekvátní fixaci sond bez nepohodlí subjektu. Senzor penisu NIRS byl samotnými pacienty připevněn k pravé mediální straně pohlavního orgánu pomocí lékařské pásky. Před tím byly subjekty instruovány, jak správně připojit sondu k pohlavnímu orgánu. Po potvrzení stabilního signálu pro 2 sondy byl experimentální protokol dálkově řízen experimentátorem v samostatné místnosti. Sondy pro genitální orgán byly navrženy s oddělením zdroje a detektoru 1 cm, aby poskytly dostatečně hlubokou penetraci pro monitorování hemodynamických změn z corpus cavernosum.6

Otevře velký obrázek

Obrázek 1

Umístění blízkých infračervených spektroskopických sond: na čele (A) a pohlavních orgánů (B). C„Čas postupu experimentů. SD = krátká vzdálenost.

Zobrazit velký obrázek | Zobrazit obrázek s vysokým rozlišením | Stáhněte si PowerPoint Slide

Schematický diagram pro protokol experimentů je uveden v Obrázek 1C. Aby se snížil počet pohybových artefaktů, bylo subjektům přikázáno, aby seděli nehybně v pohodlném křesle a zaměřili se na monitor. 2 Různé videoklipy byly zobrazeny před černou obrazovkou s bílým křížem. Pro zvýraznění mozkové aktivity spíše než sexuální vzrušení než prosté vizuální stimulace byly subjektu ukázány videoklipy s erotickou epizodou (VSS) a neutrální video s přírodou (neutrální vizuální stimulace [NVS]). V prvním experimentu bylo pořadí VSS a NVS randomizováno mezi subjekty 10, aby bylo možné jasně rozlišit mezi hemodynamickými odpověďmi z obou vizuálních stimulací. Ve druhém experimentu byla VSS zobrazena před NVS. Erotický klip zahrnoval pohlavní styk mezi mužem a ženou. Během klidových období byly subjekty požádány, aby se zaměřily na své dýchání, aby se jejich srdeční frekvence vrátila do normálního stavu. Trvání a posloupnost klipů byla subjektům udržována neznámá, aby se zabránilo předčasnému vzrušení a / nebo snění.

Útlum intenzity světla byl převeden na změny koncentrace okysličeného hemoglobinu (HbO) a deoxygenovaného hemoglobinu (Hb) použitím modifikovaného Beer-Lambertova zákona. Srdeční pulsace a respirační signály byly odstraněny z dat NIRS použitím Butterworthova dolního propustného filtru s mezní frekvencí při 0.6 Hz. Hemodynamické změny z povrchové vrstvy byly potlačeny z čelních kanálů změnou měřítka a odečtením signálu sondy na krátké vzdálenosti od signálů sondy na dlouhé vzdálenosti během celého měření.12 Změny koncentrace HbO a Hb v mozku a genitálním orgánu byly porovnány při různých vizuálních stimulacích 2.

výsledky

Průměrné hemodynamické změny na konci vizuálních podnětů ve srovnání se začátkem podnětů u všech subjektů v prvním experimentu sledujícím pouze mozkovou hemodynamiku (N = 10) jsou uvedeny v Obrázek 2. Statisticky významný rozdíl byl nalezen mezi VSS a NVS (P <01, α = 0.01), ale ne mezi pravou a levou hemisférou (P > 05) pomocí 2-ocasového spárovaného Wilcoxonova testu.

Otevře velký obrázek

Obrázek 2

Průměrná změna koncentrace v hemodynamice mozku mezi koncem a začátkem stimulace (N = 10). Byl zjištěn významný rozdíl (∗) v hemodynamice mezi vizuální sexuální stimulací (VSS) a neutrální vizuální stimulací (NVS). Nebyl nalezen významný rozdíl mezi pravou a levou hemisférou v obou případech. DPF = faktor rozdílu délky dráhy.

Zobrazit velký obrázek | Zobrazit obrázek s vysokým rozlišením | Stáhněte si PowerPoint Slide

Průměrná hemodynamická odezva v pre-frontální kůře a pohlavním orgánu během simultánního měření (N = 5) je uvedena v Obrázek 3. Časové profily mozkové hemodynamiky při současném měření se významně nelišily od předchozího nezávislého měření. Pre-frontální reakce během VSS ukazuje dramatický nárůst HbO a méně intenzivní pokles Hb v pre-frontální kůře ve srovnání s výchozím stavem. Změna mozkové hemodynamiky během VSS doprovází zvýšení HbO i Hb v genitálním orgánu, což naznačuje zvýšení objemu krve spojené s úspěšnou erekcí penisu. Bylo pozorováno, že nástup penilní odpovědi zpozdil průměrně 4 ± 1.5 sekund od počátku mozkové hemodynamické změny během VSS. Když VSS skončila, mozková i penilní hemodynamika začala ubývat, mozkové HbO a Hb směřovaly k výchozímu stavu, zatímco celkový objem krve v genitálním orgánu se zmenšoval. Zahájení NVS ukazuje minimální odezvu v mozkové i penilní hemodynamice.

Otevře velký obrázek

Obrázek 3

Průměrné hemodynamické změny během simultánního měření (N = 5) (jednostranné chybové pruhy představují SD). Období vizuální sexuální (červená oblast) a neutrální vizuální (modrá oblast) stimulace. DPF = faktor rozdílu délky dráhy; HbO = okysličený hemoglobin; Hb = deoxygenovaný hemoglobin.

Zobrazit velký obrázek | Zobrazit obrázek s vysokým rozlišením | Stáhněte si PowerPoint Slide

Diskuse

V této studii NIRS nabízí současné měření mozkové aktivity a penilní odpovědi na sexuální stimulaci, což poskytuje nejen stav penilní vaskulatury a funkce mozku, ale také přímo spojuje jejich reakce na sexuální vzrušení. Pomocí NIRS jsme dokázali identifikovat hemodynamické změny v pre-frontální kůře související s VSS. Hemodynamické změny v pre-frontální kůře mohou být popsány zvýšením HbO a odpovídajícím poklesem Hb. Tento hemodynamický obrazec lze vysvětlit neurovaskulární vazbou, a lze jej tedy identifikovat jako míru nervové aktivity, což ukazuje, že pre-frontální kůra byla aktivována během VSS. Neutrální videoklip navíc nezpůsobil významné změny koncentrace hemoglobinu na rozdíl od VSS, což naznačuje, že pre-frontální kůra je vysoce aktivována v reakci na sexuální vzrušení spíše než na vizuální podněty. Studie neimplikuje přímé zapojení pre-frontální kůry do spuštění erekce penisu. Je však známo, že pre-frontální kůra je zapojena do vyšších kognitivních procesů, včetně sexuálních tužeb13 a je nedostatečně aktivován u pacientů s velkou depresí,14 Díky tomu je tato funkce pozoruhodná při identifikaci psychologické ED.

Během současných měření prokázali všichni jedinci penilní reakci na sexuální vzrušení charakterizované zvýšením koncentrace HbO a Hb vyplývající ze zvýšení celkového objemu krve. Dramatické zvýšení celkového objemu krve vyvolané sexuální stimulací je spojeno se zdravou erekcí penisu, zatímco nedostatečná změna objemu krve může naznačovat vaskulární ED.7 Zpoždění mezi odpověďmi v mozku a pohlavních orgánech je normální fyziologická odpověď, což znamená, že sexuální vzrušení bylo poprvé zahájeno v mozku a úspěšně se projevilo v pohlavních orgánech. Prodloužené časové zpoždění mezi odpověďmi by mohlo naznačovat některé neurologické poruchy.15

Vzhledem k budoucí implementaci této techniky ve zdravotnickém prostředí, kde má jednoduchost administrace postupu velký dopad, jsme se rozhodli zaznamenat hemodynamické změny pouze z pre-frontálního laloku. NIRS však lze snadno rozšířit na měření celé kůry.16 Hlavním nedostatkem NIRS v detekci mozkové hemodynamiky je vysoká kontaminace systémových hemodynamických změn v povrchových vrstvách hlavy, které snižují přesnost NIRS pro detekci mozkové aktivity. K vyřešení tohoto problému jsme použili další kanál s krátkou vzdáleností mezi zdrojem a detektorem, který zaznamenává hemodynamiku většinou z povrchových vrstev (pokožky hlavy a lebky). Tato technika nám umožňuje potlačit fyziologický šum a extrahovat kortikální signály, které souvisejí se stimulačním úkolem.

Proč investovat do čističky vzduchu?

V této předběžné studii naše výsledky ukázaly, že NIRS je užitečným nástrojem pro pohodlné sledování hemodynamických změn, které mozek a tělo procházejí během sexuální stimulace pomocí jediného systému. V budoucích studiích plánujeme rozšířit populaci současné práce tak, aby zahrnovala větší počet subjektů včetně pacientů s různými případy ED s cílem zlepšit diagnózu ED.

Prohlášení o autorství

Kategorie 1

  • ()

Koncepce a design

  • Evgenii Kim; Jae Gwan Kim
  • (B)

Získávání dat

  • Evgenii Kim; Sungchul Kim; Zephaniah Phillips V; Songhyun Lee
  • (C)

Analýza a interpretace dat

  • Evgenii Kim; Park Kwangsung; Jae Gwan Kim

Kategorie 2

  • ()

Vypracování článku

  • Evgenii Kim; Zephaniah Phillips V; Eloise Anguluan
  • (B)

Přezkoumá ji za intelektuální obsah

  • Evgenii Kim; Park Kwangsung

Kategorie 3

  • ()

Konečné schválení dokončeného článku

  • Jae Gwan Kim

Reference

  1. Arnow, BA, Desmond, JE, Banner, LL et al. Aktivace mozku a sexuální vzrušení u zdravých heterosexuálních mužů. Mozek. 2002; 125: 1014 – 1023

|

  1. Miyagawa, Y., Tsujimura, A., Fujita, K. a kol. Diferenciální zpracování audiovizuálních sexuálních podnětů u mozku: srovnávací pozitronová emisní tomografická studie iniciace a udržení erekce penisu během sexuálního vzrušení. Neuroimage. 2007; 36: 830 – 842
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (35)

|

  1. Moulier, V., Mouras, H., Pélégrini-Issac, M. a kol. Neuroanatomické koreláty erekce penisu vyvolané fotografickými podněty u mužů. Neuroimage. 2006; 33: 689 – 699
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (75)

|

  1. Boas, DA, Dale, AM a Franceschini, MA Difúzní optické zobrazování aktivace mozku: přístupy k optimalizaci citlivosti, rozlišení a přesnosti obrazu. Neuroimage. 2004; 23: S275 – S288
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (436)

|

  1. Jasdzewski, G., Strangman, G., Wagner, J. a kol. Rozdíly v hemodynamické odpovědi na motorické a vizuální paradigmy související s událostmi, měřené pomocí blízké infračervené spektroskopie. Neuroimage. 2003; 20: 479 – 488
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (164)

|

  1. Kim, E., Lee, S., Phillips, Z. a kol. Nesrovnalost hemodynamiky penisu během vizuální sexuální stimulace pozorovaná v blízké infračervené spektroskopii. BMC Urol. 2015; 15: 11
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (2)

|

  1. Burnett, A., Allen, R., Davis, D. a kol. Téměř infračervená spektrofotometrie pro diagnostiku vaskulogenní erektilní dysfunkce. Int J Impot Res. 2000; 12: 247
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (11)

|

  1. Elhanbly, S. a Elkholy, A. Noční erekce penisu: role RigiScanu v diagnostice vaskulární erektilní dysfunkce. J Sex Med. 2012; 9: 3219–3226
  2. Zobrazit v článku
  3. | Abstraktní
  4. | Plný text
  5. | Plný text PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (9)

|

  1. Mohr, DC Erektilní dysfunkce: přehled diagnostických a léčebných postupů. Clin Psychol Rev. 1990; 10: 123 – 150
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | Scopus (38)

|

  1. Meuleman, EJ, Hatzichristou, D., Rosen, RC a kol. Diagnostické testy na mužskou erektilní dysfunkci byly znovu navštíveny. J Sex Med. 2010; 7: 2375–2381
  2. Zobrazit v článku
  3. | Abstraktní
  4. | Plný text
  5. | Plný text PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (19)

|

  1. Wespes, E., Delcour, C., Struyven, J. a kol. Cavernometry-cavernography: jeho role v organické impotenci. Eur Urol. 1984; 10: 229 – 232
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (48)

|

  1. Saager, RB a Berger, AJ Přímá charakterizace a odstranění interferujících absorpčních trendů ve dvouvrstvých zakalených médiích. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2005; 22: 1874–1882
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (115)

|

  1. Spinella, M. Role prefrontálních systémů v sexuálním chování. Int J Neurosci. 2007; 117: 369 – 385
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (18)

|

  1. Koenigs, M. a Grafman, J. Funkční neuroanatomie deprese: odlišné role pro ventromediální a dorsolaterální prefrontální kůru. Behav Brain Res. 2009; 201: 239 – 243
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (342)

|

  1. Thompson, P., Dick, J., Asselman, P. a kol. Vyšetření motorické funkce v lézích míchy stimulací motorické kůry. Ann Neurol. 1987; 21: 389 – 396
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (64)

|

  1. Ferrari, M. a Quaresima, V. Stručný přehled historie vývoje lidské funkční blízké infračervené spektroskopie (fNIRS) a oblastí použití. Neuroimage. 2012; 63: 921–935
  2. Zobrazit v článku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (544)

|