Surveillance simultanée de la réponse hémodynamique dans le cortex pré-frontal et l'organe génital au cours de l'excitation sexuelle à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge (2018)

Commentaires: Les opposants à la dépendance au porno affirment que la visualisation de la nature n'est pas différente sur le plan neurologique de la visualisation de porno. Bien sûr, cette affirmation est absurde - comme le montre cette étude.

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

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

Abstract

Contexte

La surveillance de l'activité cérébrale ainsi que de la réponse des organes génitaux à la stimulation sexuelle peut jouer un rôle important dans la compréhension des mécanismes sous-jacents de l'excitation sexuelle, ainsi que dans le diagnostic de la dysfonction érectile. Plusieurs études ont observé une activité cérébrale correspondant à des stimuli sexuels, mais seules quelques études ont montré une mesure simultanée de l'activation du cerveau et de la réponse du pénis.

Objectif

Introduire la spectroscopie proche infrarouge (NIRS) en tant que technique portable, facile à mettre en œuvre et peu coûteuse, pour enregistrer simultanément l'activité cérébrale et l'hémodynamique de l'organe génital lors de l'excitation sexuelle.

Méthodologie

Les mesures hémodynamiques de 15 hommes en bonne santé ont été obtenues à l'aide d'un système NIRS maison. Dans l'expérience initiale, l'hémodynamique dans le cortex pré-frontal (N = 10) a été mesurée pendant la stimulation sexuelle visuelle (VSS) et la stimulation visuelle neutre (NVS) pour identifier l'activité cérébrale liée à l'excitation sexuelle. Dans l'expérience suivante, l'hémodynamique cérébrale et pénienne a été mesurée simultanément (N = 5) en utilisant NIRS pendant VSS et NVS.

Résultats

Le cortex pré-frontal a montré une activité liée à la VSS mais pas à la NVS. Des mesures simultanées ont montré une augmentation correspondante de la concentration en hémoglobine oxygénée et désoxygénée du pénis, indiquant une augmentation du volume sanguin associée à l'excitation sexuelle chez des hommes en bonne santé. Un délai de réponse moyen de 4 secondes a été observé dans les modifications hémodynamiques entre le cerveau et les organes génitaux.

Conclusion

Dans cette étude préliminaire, nous avons présenté un système NIRS capable non seulement de détecter les modifications hémodynamiques cérébrales liées à l'excitation sexuelle, mais également de mesurer simultanément l'hémodynamique pénienne. Nous croyons que le système NIRS peut être une technique potentielle pour compléter le domaine de la médecine sexuelle et qu'il peut être étendu pour diagnostiquer un dysfonctionnement érectile.

Kim E, Kim S, Zephaniah P et coll. Surveillance simultanée de la réponse hémodynamique dans le cortex pré-frontal et l'organe génital pendant l'excitation sexuelle à l'aide de la spectroscopie proche infrarouge. Sexe Med 2018; XX: XXX – XXX.

Mots clés:

Spectroscopie infrarouge proche, Hémodynamique, Cortex préfrontal, Stimulation sexuelle visuelle, Dysfonction érectile

Introduction

L'incapacité à atteindre une érection suffisante pour effectuer un rapport sexuel, connue sous le nom de dysfonction érectile (DE), entraîne un impact négatif important sur la qualité de la vie. Un certain nombre de troubles psychologiques peuvent contribuer à la dysfonction érectile, tels que le stress, la dépression et l'anxiété de performance. De même, il peut également s'agir de l'une des premières manifestations d'une maladie physique grave sous-jacente, notamment le diabète, la sclérose en plaques ou des troubles cardiovasculaires. Par conséquent, la distinction entre l’origine psychologique et organique de la dysfonction érectile est une tâche critique pour le clinicien.

L'excitation sexuelle normale implique un certain nombre de réponses physiologiques parmi lesquelles l'érection du pénis est la réponse la plus définitive dans le corps de l'homme. Il a également été démontré qu'il existe une réponse neuronale au cours de l'excitation sexuelle, ce qui pourrait indiquer un rôle psychologique dans le processus d'excitation. Puisque l’aspect psychologique peut être révélé par des mesures de l’activité cérébrale, de nombreuses études ont tenté de comprendre le fonctionnement du cerveau lors de l’excitation sexuelle. Les résultats de ces études associent l'excitation sexuelle à de nombreuses structures cérébrales et corticales profondes chez des hommes en bonne santé1, 2, 3 suggérant que l'excitation sexuelle est en effet un processus neuronal complexe. La plupart des études ont utilisé la tomographie à émission de positons (TEP) ou l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) pour observer la réponse cérébrale, ainsi que la pléthysmographie, le brassard pneumatique ou l'appareil commercial RigiScan (Timm Medical Technologies Inc., Eden Prairie, MN) et rigidité. Cependant, même si la TEP et l'IRMf sont des technologies bien établies pour surveiller l'activité cérébrale au cours de l'excitation sexuelle, elles peuvent être techniquement exigeantes et coûteuses. De plus, ces modalités doivent être administrées dans un environnement clinique, ce qui pourrait grandement influer sur les réponses psychologiques, en particulier pour l'excitation sexuelle.

Dans cette étude, nous proposons d'utiliser un système qui permettra la surveillance simultanée de l'hémodynamique cérébrale et pénienne à l'aide de la spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS). Non invasif, peu coûteux et portable, NIRS est bien adapté au suivi de la réponse hémodynamique dans un environnement confortable et naturel. Le NIRS est devenu une technique largement utilisée dans le domaine biomédical, en particulier pour la recherche sur le cerveau.4 En outre, la résolution NIRS peut atteindre une résolution temporelle supérieure, jusqu'à un ordre de millisecondes, par rapport à l'IRMf et à la TEP.5 Une telle caractéristique temporelle élevée pourrait jouer un rôle important dans la comparaison de la réponse hémodynamique du cerveau et des organes génitaux et de la manière dont elle est affectée par le DE.

Il a déjà été démontré que NIRS était un outil fiable pour mesurer l'hémodynamique du pénis, tout en offrant un cadre plus pratique et confortable au patient.6, 7 Contrairement au dispositif commercial actuel, RigiScan, qui mesure la tumescence et la rigidité péniennes au moyen de boucles liées à la tige et à la pointe de l'organe génital,8, 9 NIRS peut fournir des informations vasculogéniques avec une configuration simple source-détecteur afin de minimiser l’inconfort du sujet. D'autres méthodes ont été appliquées pour évaluer l'atteinte vasculaire au cours de la tumescence du pénis, notamment l'angiographie sélective pudendale, l'échographie Doppler duplex et la cavernosométrie.10, 11 Cependant, ils sont limités par le coût coûteux et la complexité de la méthodologie. Le but de cette étude est de présenter le NIRS comme une option pratique pour les études de l'excitation sexuelle masculine en mesurant l'état vasculogène pendant l'érection du pénis et la réponse cérébrale concomitante. Les auteurs espèrent que l'étude conduira à l'utilisation de la NIRS pour aider au diagnostic correct de la dysfonction érectile.

Méthodologie

Cette étude a été examinée et approuvée par le comité d'examen institutionnel de l'Institut des sciences et technologies de Gwangju (20140319-HR-10-01-02). 15 Des hommes en bonne santé, droitiers (âge 24 ± 3 ans) ont participé à l’étude. Les sujets ont été recrutés par le biais d'annonces universitaires. Un consentement éclairé écrit a été obtenu de chaque sujet avant l'expérience.

Un système NIRS maison décrit dans une étude précédente6 a été utilisé pour mesurer l'hémodynamique cérébrale et pénienne au cours de la stimulation visuelle visuelle (VSS). Dans la première partie de l'expérience, les paramètres hémodynamiques du cortex préfrontal chez des sujets 10 ont été mesurés pour identifier l'existence d'un changement mesurable du signal lié à l'excitation sexuelle. Dans la deuxième partie, les modifications simultanées de l'hémodynamique dans le cortex pré-frontal et dans l'organe génital de sujets 5 ont été mesurées.

Les sondes NIRS consistaient en une source de lumière et un détecteur, dans lesquels une photodiode monolithique avec amplificateur à transimpédance à alimentation simple était utilisée comme détecteur de lumière (OPT101; Texas Instruments Inc., Dallas, TX). La source de lumière était une diode électroluminescente émettant des longueurs d'onde de 735 nm et 850 nm (L735 / 850-40D32; Epitex Inc, Kyoto, Japon). Les longueurs d'onde 2 de la source de diode électroluminescente éclairaient de manière séquentielle le tissu et la lumière transmise était détectée par les photodétecteurs. Le cycle complet d’acquisition des données prend 0.25 secondes, pour une résolution temporelle de 4 Hz.

La position des sondes dans le front et les organes génitaux est indiquée dans Figure 1A, B. La sonde de tête avait une distance de séparation source-détecteur de 3 cm, ce qui fournit une profondeur de pénétration suffisante pour observer un signal d'hémodynamique superficielle et également des zones corticales. Par conséquent, un canal plus court de 0.8 cm a été utilisé pour détecter le changement hémodynamique dans les couches superficielles et plus tard les données du canal court ont été supprimées du canal plus long pour isoler l'activation critique. Les sondes de tête ont été fixées par les expérimentateurs à l'aide de disques adhésifs double face 20 × 8 (BioSemi Instrumentation, Amsterdam, Pays-Bas), qui permettent une fixation adéquate des sondes sans gêne pour le sujet. Le capteur pénien NIRS a été apposé par les sujets eux-mêmes sur le côté médial droit de l'organe génital à l'aide d'un ruban médical. Avant cela, les sujets ont été informés sur la manière de fixer correctement la sonde à l'organe génital. Après confirmation d'un signal stable pour les 2 sondes, le protocole expérimental a été contrôlé à distance par l'expérimentateur dans une pièce séparée. Les sondes pour l'organe génital ont été conçues avec une séparation source-détecteur de 1 cm pour fournir une profondeur de pénétration suffisante pour surveiller les changements hémodynamiques du corps caverneux.6

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Figure 1

L’emplacement des sondes de spectroscopie dans le proche infrarouge: sur le front (A) et organe génital (B). C, Heure de la procédure pour les expériences. SD = courte distance.

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Le schéma de principe du protocole des expériences est présenté dans Figure 1C. Pour réduire le nombre d'artefacts de mouvement, les sujets ont été priés de s'asseoir sans bouger dans un fauteuil confortable et de se concentrer sur un moniteur. 2 Différents clips vidéo ont été affichés précédés d'un écran noir avec une croix blanche. Pour mettre en évidence l'activité cérébrale liée à l'excitation sexuelle plutôt que la simple stimulation visuelle, des clips vidéo contenant un épisode érotique (VSS) et une vidéo neutre mettant en scène la nature (stimulation visuelle neutre [NVS]) ont été montrés au sujet. Dans la première expérience, les ordres VSS et NVS ont été randomisés entre les sujets 10 afin de bien distinguer les réponses hémodynamiques des deux stimulations visuelles. Dans la deuxième expérience, le VSS était montré avant NVS. Le clip érotique comprenait des rapports sexuels entre un homme et une femme. Pendant les périodes de repos, il a été demandé aux sujets de se concentrer sur leur respiration afin de ramener leur rythme cardiaque à un état normal. La durée et la séquence des séquences ont été maintenues à l'insu des sujets afin d'éviter toute excitation prématurée et / ou la rêverie éveillée.

L'atténuation de l'intensité lumineuse a été convertie en modifications de la concentration en hémoglobine oxygénée (HbO) et en hémoglobine désoxygénée (Hb) en appliquant la loi de Beer-Lambert modifiée. Les signaux de pulsation cardiaque et de respiration ont été supprimés des données NIR en utilisant un filtre passe-bas Butterworth avec une fréquence de coupure à 0.6 Hz. Les modifications hémodynamiques de la couche superficielle ont été supprimées des canaux frontaux en mettant à l'échelle et en soustrayant le signal de sonde de courte distance des signaux de sonde de longue distance sur toute la mesure.12 Les modifications de l'HbO et de la concentration d'Hb dans les organes cérébraux et génitaux ont été comparées au cours des différentes stimulations visuelles 2.

Résultats

Les changements hémodynamiques moyens à la fin des stimuli visuels par rapport au début des stimuli pour tous les sujets de la première expérience surveillant seule l'hémodynamique cérébrale (N = 10) sont indiqués dans Figure 2. Une différence statistiquement significative a été observée entre VSS et NVS (P <01, α = 0.01) mais pas entre les hémisphères droit et gauche (P > 05) en utilisant un test de Wilcoxon apparié à 2 queues.

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Figure 2

Changement de concentration moyen de l'hémodynamique cérébrale entre la fin et le début de la stimulation (N = 10). Une différence significative (∗) dans l'hémodynamique a été trouvée entre la stimulation visuelle sexuelle (VSS) et la stimulation visuelle neutre (NVS). Aucune différence significative n'a été trouvée entre les hémisphères droit et gauche dans les deux cas. DPF = facteur de longueur de trajet différentiel.

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La réponse hémodynamique moyenne dans le cortex pré-frontal et l'organe génital pendant la mesure simultanée (N = 5) est indiquée dans Figure 3. Les profils temporels de l'hémodynamique cérébrale dans la mesure simultanée ne différaient pas notablement de la mesure indépendante précédente. La réponse pré-frontale au cours de la VSS montre une augmentation spectaculaire de l'HbO et une diminution moins intense de l'Hb dans le cortex pré-frontal par rapport au niveau initial. La modification de l'hémodynamique cérébrale au cours de la VSS s'accompagne d'une augmentation des taux d'HbO et de l'organe génital, ce qui indique une augmentation du volume sanguin associée à une érection réussie du pénis. Il a été observé que le début de la réponse du pénis était en retard de 4 ± 1.5 en moyenne à partir du début du changement hémodynamique cérébral au cours de la VSS. À la fin de la VSS, l'hémodynamique tant cérébrale que pénienne commence à décroître, avec une HbO cérébrale et une Hb allant vers un état initial, tandis que le volume sanguin total dans l'organe génital diminue. L'initiation du NVS montre une réponse minimale en hémodynamique cérébrale et pénienne.

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Figure 3

Les changements hémodynamiques moyens pendant la mesure simultanée (N = 5) (les barres d'erreur unilatérales représentent l'écart-type). Périodes de stimulation visuelle sexuelle (région rouge) et visuelle neutre (région bleue). DPF = facteur de longueur de trajet différentiel; HbO = hémoglobine oxygénée; Hb = hémoglobine désoxygénée.

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a lieu

Dans cette étude, NIRS offre la mesure simultanée de l'activité cérébrale et de la réponse du pénis à la stimulation sexuelle, fournissant non seulement l'état du système vasculaire et de la fonction cérébrale du pénis, mais également associant directement leurs réponses à l'excitation sexuelle. En utilisant NIRS, nous avons pu identifier les changements hémodynamiques dans le cortex pré-frontal liés à la VSS. Les modifications hémodynamiques dans le cortex pré-frontal peuvent être décrites par une augmentation de l'HbO et une diminution correspondante de l'Hb. Ce schéma hémodynamique peut être expliqué par le couplage neurovasculaire et peut donc être identifié comme une mesure de l'activité neuronale indiquant que le cortex pré-frontal a été activé au cours de la VSS. De plus, le clip vidéo neutre n'a pas provoqué de changements significatifs de la concentration en hémoglobine, contrairement au VSS, indiquant que le cortex pré-frontal est fortement activé en réponse à l'excitation sexuelle plutôt qu'aux stimuli visuels. L'étude n'implique pas l'implication directe du cortex pré-frontal dans le déclenchement de l'érection du pénis. Cependant, on sait que le cortex préfrontal est impliqué dans les processus cognitifs supérieurs, y compris les désirs sexuels.13 et est sous-activé chez les patients souffrant de dépression majeure,14 ce qui en fait une caractéristique notable dans l'identification de l'ED psychologique.

Au cours des mesures simultanées, tous les sujets ont présenté une réponse pénienne à l'excitation sexuelle caractérisée par une augmentation de la concentration d'HbO et d'Hb résultant d'une augmentation du volume sanguin total. L'augmentation spectaculaire du volume sanguin total déclenchée par la stimulation sexuelle est associée à une érection du pénis en bonne santé, tandis qu'une variation insuffisante du volume sanguin pourrait indiquer une DE vascularisée.7 Le délai entre les réponses dans le cerveau et l'organe génital est une réponse physiologique normale, ce qui signifie que l'excitation sexuelle a été initiée dans le cerveau et s'est manifestée avec succès dans l'organe génital. Un délai prolongé entre les réponses pourrait indiquer certains troubles neurologiques.15

Compte tenu de la mise en œuvre future de cette technique dans un contexte médical, où la simplicité d'administration d'une procédure a un impact important, nous avons décidé d'enregistrer les modifications hémodynamiques uniquement à partir du lobe pré-frontal. Cependant, le NIR peut être facilement étendu pour mesurer le cortex entier.16 Le principal défaut du système NIR dans la détection de l'hémodynamique cérébrale est la forte contamination des modifications hémodynamiques systémiques dans les couches superficielles de la tête, qui réduit la précision du système NIR pour la détection de l'activité cérébrale. Pour résoudre ce problème, nous avons appliqué un canal supplémentaire avec une courte distance entre la source et le détecteur, qui enregistre l'hémodynamique principalement à partir de couches superficielles (cuir chevelu et crâne). La technique nous permet de supprimer le bruit physiologique et d’extraire les signaux corticaux liés à la tâche de stimulation.

Conclusion

Dans cette étude préliminaire, nos résultats ont montré que la NIR est un outil utile pour observer de manière commode les changements hémodynamiques que subissent le cerveau et le corps lors de la stimulation sexuelle à l'aide d'un seul système. Dans les études futures, nous prévoyons d’élargir la population des travaux en cours pour inclure un plus grand nombre de sujets, y compris des patients atteints de différents cas de dysfonctionnement érectile, dans le but d’améliorer le diagnostic du problème.

Déclaration de l'auteur

Catégorie 1

  • (une)

Conception et design

  • Evgenii Kim; Jae Gwan Kim
  • (B)

Acquisition de données

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

Analyse et interprétation des données

  • Evgenii Kim; Le parc Kwangsung; Jae Gwan Kim

Catégorie 2

  • (une)

Rédaction de l'article

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

Réviser le contenu intellectuel

  • Evgenii Kim; Kwangsung Park

Catégorie 3

  • (une)

Approbation finale de l'article complété

  • Jae Gwan Kim

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