복잡한 에로틱 영화의 자유로운 시청 중에 뇌 네트워크 : 심인성 발기 부전 (2014)에 대한 새로운 통찰력

PLoS One. 2014 8 월 15, 9 (8) : e105336. doi : 10.1371 / journal.pone.0105336. eCollection 2014.

세라 N1, 디 피에로 ED2, 페레티 A1, 타타로 A1, 로마 니 GL1, 페루치 MG1.

게시 날짜 : August 15, 2014

DOI : 10.1371 / journal.pone.0105336

추상

심인성 발기 부전 (Psychogenic Erectile Dysfunction, ED)은 주로 심리적 또는 대인 관계 요인에 기인하여 적절한 음경 발기를 달성 할 수없는 지속성 또는 반복적 인 무능력을 특징으로하는 남성 성기능 장애로 정의됩니다. 이전의 fMRI 연구는 에로틱 한 영화 감상과 관련된 성적인 각성과 음경 발기로 대표되는 남성의 성행위에서 흔히 발생하는 것을 토대로 한 것입니다. 그러나 심인성 ED 환자 (EDp)에서 뇌 네트워크가 변경된 실험적 증거는 없다. 일부 연구에 따르면 성교가 아닌 영화를 시청하는 동안 수집 된 fMRI 활동은 독립적 인 구성 요소 분석 (ICA)을 통해 신뢰할 수있는 방식으로 분석 할 수 있으며 그 결과 뇌 네트워크는 이전 휴식 상태의 신경 영상 연구와 일치합니다. 본 연구에서는 에로틱 비디오 클립을 자유롭게 볼 때 전뇌 fMRI를 사용하여 건강한 대조군 (HC)에 비해 EDp에서 뇌 네트워크의 변형을 조사했습니다. RigiScan 평가, 정신 의학 및 일반 의학 평가 후 16 개의 EDp 및 19 명의 HC가 모집되었습니다. 수행 된 ICA는 시각 네트워크 (VN), DMN (default-mode network), FPN (Fronto-Parietal Network) 및 SN (salience network)이 EDp 및 HC에서 공간적으로 일관되었음을 보여주었습니다. 그러나 기능적 연결성의 그룹 간 차이는 DMN과 SN에서 관찰되었다. DMN에서 EDp는 하엽 두정엽, 후부 대뇌 피질 및 전두엽 전두엽 피질에서 감소 된 연결성을 보인 반면, SN에서는 감소하고 증가 된 연결성은 오른쪽 insula와 anterior wingulate cortex에서 관찰되었다. 감소 된 본질적인 기능 연결성은 주로 과거 경험을 기억하고 미래를 생각하며 다른 행동의 관점을 생각하는 자체 관련 정신적 시뮬레이션과 관련된 DMN의 하위 시스템과 관련이 있습니다. 더욱이, SN 노드의 집단 간 차이는 EDp의 자율 및 성 각성 변화에 대한 인식이 감소됨을 시사한다.

도

인용 : Cera N, Di Pierro ED, Ferretti A, Tartaro A, Romani GL, 등. (2014) 복잡한 에로틱 한 영화의 자유로운 시청 중 두뇌 네트워크 : Psychogenic 발기 부전에 대한 새로운 통찰력. PLoS ONE 9 (8) : e105336. doi : 10.1371 / journal.pone.0105336

에디터 : 중국 사천 대학교 서용 차이 원 공

수신 : 5 월 9, 2013; 수락 : 7 월 23, 2014; 게시 : 2014 년 8 월 15 일

저작권 : © 2014 Cera 외. 이것은 오픈 액세스 문서로, 크리에이티브 커먼즈 저작자 표시 라이선스원본 저작자 및 출처를 기재 한 경우 모든 매체에서 무제한 사용, 배포 및 복제가 가능합니다.

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경쟁 관심: 저자는 경쟁적 이익이 없다고 선언했다.

개요

현재의 지침에서는 성기능 발달이 완료 될 때까지 지속적으로 또는 반복적으로 성기능을 달성하거나 유지할 수없는 남성 성기능 장애 (Psychogenic Erectile Dysfunction, ED)를 주로 심리적 또는 대인 관계 요인 [1], [2]. ED의 발달과 관련된 몇 가지 심리적 요인이 있습니다. 특히 외상 과거 경험, 부적절한 성교육 및 엄격한 육성은 predisposing 요인으로 간주 될 수 있습니다. 그러나 수명 기간 동안 관계 문제, 가족 또는 사회적 압력 및 주요 생활 사건은 심인성 발달 장애에 대한 인자를 증가시키는 것으로 간주 될 수 있습니다 [3]. 더욱이, Psychogenic ED는 현저한 조난 또는 대인 관계 어려움 (DSM-IV)을 유발합니다. 매일 임상 연습에서 심인성 ED 환자는 일련의 부부 관계 문제, 대인 관계 난이도 및 직업 상실이나 경제적 문제와 같은 중요한 삶 사건과 관련된 스트레스를보고합니다.

지난 10 년 동안 시각적 인 성적 자극을 사용하여 건강한 자원 봉사자들에서 실시 된 여러 번의 신경 영상 연구는 전두엽 및 중절 후 피질 (ACC, MCC), 뇌수, Claustrum과 같은 피질 및 뇌 피질 뇌 영역의 복잡한 세트를 설명했습니다. 시상 하부 [4]-[18]. 반대로, 건강한 대조군 (HC)과 비교하여 심인성 ED (EDp) 환자의 뇌 활동을 조사한 연구는 거의 없었습니다. [8], [11]. 더욱이 한 연구 만이 HC에 비해 EDp의 Ventral Striatum과 Hypothalamus에 해당하는 회백질의 양이 감소한 것을 보여주었습니다 [19].

지난 10 년 동안 fMRI 연구는 성기능과 비 성적 시각적 자극의 표현을 비교하는 BOLD 활동에서 지역적 차이를 보여주었습니다 [4]-[18]. 이러한 영상 연구의 기초는 음경 발기의 동시 기록이며, 시각적 인 에로틱 자극 동안 남성 성적 행동에 성적 흥분과 흔한 발생으로 간주됩니다 [4], [5].

최근 생태 학적으로 유효한 자극에 의해 유발 된 뇌 활동에 대한 관심이 증가하고있다 [18], [20]-[22]. 활성화 패러다임의 핵심 이슈는 대상에게 제시되는 자극과 일부 특정 뇌 기능 간의 직접적인 상관 관계입니다. 일반 선형 모델 (GLM)과 같은 가설 기반 분석 방법은 복잡한 영화 촬영 자극 동안 수집 된 데이터에는 적용 할 수 없습니다 [23]. 사실, 이전의 연구는 역동적 인 비 성적 영화 적 소재를 사용하여 "선험적"가설을 필요로하지 않는 데이터 중심 접근법을 적용했습니다. 이러한 연구 결과에 따르면 복잡한 fMRI 데이터는 ICA (Independent Component Analysis)를 통해 일관된 결과를 보여 주므로 신뢰성있게 분석 할 수 있습니다. [21], [22]. 따라서 ICA는 영화 촬영 중 수집 된 fMRI 데이터를 분석하는 데 유용한 도구입니다 [21], [22]. 일단 수집되면, ICA는 fMRI 데이터를 추가 및 공간적으로 독립적 인 구성 요소로 분리 할 수 ​​있습니다. 이 접근법은 "선험적"인 가정없이 데이터의 본질적인 구조를 기반으로합니다. 그 결과 두뇌 네트워크는 활동적인 행동 과업에서 일반적으로 조절되는 신체 - 모터, 시각, 청각, 주의력, 언어 및 기억 네트워크의 기능적 구조를 요약합니다 [24], [25]. 뇌 네트워크를 구성하는 프로세스에 관한 대부분의 지식은 국가 fMRI (rsfMRI) 연구를 쉬는 데서 나온 것입니다.

가장 많이 연구 된 두뇌 네트워크는 다음과 같습니다 : DMN (Default Mode Network) [26], 생리언 네트워크 (SN); FPN (Fronto Parietal Control Network), SMN (Sensory Motor Network), VN (Visual Network) 및 DAN (Dorsal Attention Network) [27]-[28]. 이러한 네트워크는 주요 감각,인지 및 감정적 기능과 관련이 있습니다. [26]-[31].

남성 성적 흥분은 감각, 자율,인지 및 감성적 인 구성 요소로 구성된 다차원 경험으로 생각할 수 있습니다 [5], [7]. 반면에, 매우 복잡한 과정으로 간주되는 성적 억압은 Psychogenic ED의 가장 중요한 특징 중 하나입니다.

이전 연구에서 [11], Psychogenic ED는 에로틱 한 자극의 비정상적인 평가와 관련이있는 것으로 보이며, 신체의 자기 인식이 변화하여 높은 수준의 처리를 손상시킵니다. 이 비정상적인 뇌 반응은 DMN, FPN 및 SN의 핵심 노드 인 내측 전두엽 피질 (mPFC), 정수리 로브 (Parietal Lobes), 섬 (Insular) 및 ACC / MCC와 같은 영역에서 관찰 된 활동과 관련되어 있습니다 [26]-[31].

현재의 fMRI 연구에서 EDp와 HC는 에로틱 한 비디오 클립을 사용하여 ICA를 사용하여 뇌 네트워크의 위상차를 평가했습니다. 선택한 에로틱 한 클립을 자유롭게 보면서 건강한 남성에게 성적인 각성을 유발하여 정상 및 병적 인 성적 행동과 관련된 뇌 네트워크를 조사 할 수 있습니다.

재료 및 방법

과목 및 자극

Psychogenic Erectile Dysfunction (평균 연령 33.4 ± 10.7 SD, 범위 19-63) (EDp) 및 19 명의 건강 우익 이성애 남성 (평균 나이 = 33.5 ± 11.4 SD, 범위 21-67) (HC)에 영향을받은 우 편 이성애 외래 환자 16 명 이 연구에 포함되었습니다.

혈소판 발기 부전 진단은 다음과 같은 기준에 따라 수행되었다 : 발기 부전, 정상 아침 발기, 색 도플러 초음파 검사 및 RigiScan® 장치로 평가 한 정상적인 야행성 발기에 따른 정상적인 음경 혈류 역학에 대한 유기성 합병증 또는 혈관 위험 인자의 부재 3 일 연속으로. 정상적인 야행성 발기 및 음경 혈류 역학 또한 HC에서 확인되었으며, 두 그룹에 대해 유사한 값을 나타냈다.

두 군 모두에 대한 제외 기준은 (i) 면접관이 실시한 Mini-International Neuropsychiatric Interview (MINI)로 평가 한 1 및 2 축 장애에 대한 DSM-IV 기준 충족 [32]; (ii) 성적 기능에 영향을 미칠 수있는 향정 약물 및 기타 약물의 사용; (iii) 이전 30 일 동안의 레크리에이션 약물의 사용; (iv) 성적 수행을 향상시키기 위해 고안된 약물의 사용; (v) 임상 적 anamnestic interview를 통해 평가 된 성범죄의 범행 기록.

HC의 경우, 추가적인 배제 기준은 다음과 같다 : (i) 발기 부전의 병력; (ii) 성관계 경험이 부족하다.

EDp 및 HC (표 1)은 민족, 연령, 교육, 결혼 및 사회 경제적 지위, 니코틴 사용에있어서 차이가 없었다 [33].

미리보기

표 1. 심리적, 행동 적 결과.

doi : 10.1371 / journal.pone.0105336.t001

모든 잠재적 피험자는 정신과 의사와 1-h 인터뷰를 겪었고 국제 발기 기능 지수 (International Index of Erectile Function, IIEF) [34], 성적 흥분 지표 확장 (SAI-E) [35], [36] 및 SCL-90-R [37], State-Trait Anxiety Inventory (STAI) [38], BIS / BAS 저울 [39]. 연구 설계가 상세히 설명되었고 모든 과목은 인터뷰를하고 설문지를 작성하기 전에 사전 동의서를 읽고 서명했습니다. 피험자의 동의는 헬싱키 선언에 따라 얻어졌다. 이 연구는 키에티 대학 윤리위원회의 승인을 받았습니다.

비디오 자극의 선택을 위해 상업 영화에서 30 에로틱 클립을 선택하고 비공식적으로 시청하고 발췌 한 20 건강한 과목 (20-61 세)에게 무작위 순서로 제시하여 등급 등급에 따라 최소 1 및 7의 최대 값을 고려하여 다음과 같은 차원을 고려하십시오. 클립의 품질 및 각성 된 각성. 그러나 자극 선택을 위해 모집 된 피험자는 fMRI 실험에 참여하지 않았다.

선정 된 각 비디오 클립은 Koukounas 및 Over의 지침에 따라 한 남자와 한 명의 여성 사이의 합의 된 성적 상호 작용 (딱딱한 행동, 질의 성교 및 구강 성교)을 나타 냈습니다 [40] 7 분 동안 각 참가자에게 제공되었습니다.

피실험자들은 자신의 성적 흥분이 시작될 때 MRI 호환 버튼을 눌러 성적인 각성의 느낌을보고하도록 요청 받았다.

비디오 클립 프레젠테이션과 버튼 누름 기록은 스캐너 콘솔 룸에있는 PC에서 실행되는 MATLAB 가정용 프로그램에 의해 제어되었습니다. 에로 영화는 LCD 프로젝터를 통해 스캐너 보어의 뒤쪽에 배치 된 반투명 유리에 투영되었습니다. 자석 내부의 헤드 코일에 고정 된 거울은 피사체가 클립을 볼 수있게했습니다.

fMRI 세션이 끝날 때, 각 피험자는 7 점수 등급 척도 (1가 매우 낮고 7가 매우 높음)에 따라 클립을 보는 동안 성적인 각성에 대한 느낌을 묻습니다.

생리 학적 모니터링

Penile tumescence는 신생아 크기의 혈압 커프를 기반으로 맞춤 제작 된 MRI 호환 공압식 장치를 통해 영화 프리젠 테이션 및 fMRI 데이터 수집 중에 지속적으로 기록되었습니다. fMRI 수집을 시작하기 전에 압력 커프를 콘돔을 사용하여 음경에 위치시키고 초기 압력 인 80 mm Hg까지 팽창시켰다. 팔목은 얇은 튜브로 콘솔 룸에 설치된 압력 변환기에 연결되었습니다. 압력 변환기를 증폭기에 연결하고이 장치의 아날로그 신호를 오프라인 데이터 분석을 위해 PC에서 100 Hz의 샘플링 속도로 기록했습니다.

왼손 검지 손가락에 스캐너가 내장 된 포토 폴 리시 모그 (photoplethysmograph)가 심장 신호를 모니터하고 상지 복부 주위에 공압식 호흡 벨트가 달려있어 환자의 호흡 팽창을 측정했습니다. 심장 및 호흡기 (CR) 신호는 스캐너에서 100 Hz로 샘플링 한 후 txt 형식의 파일로 저장했습니다. 또한 심장 박동 신호는 R 피크가 감지 될 때마다 표시되었습니다.

fMRI 데이터 수집

기능성 및 구조 이미징은 신호 여기 용 전신 라디오 주파수 코일과 신호 수신 용 8 채널 헤드 코일을 사용하는 3T Philips Achieva MRI 스캐너 (Philips Medical Systems, 네덜란드)에서 수행되었습니다. T = 2 ms, 매트릭스 크기 = 35 × 80, FOV = 80 mm, 평면 내 (in-plane) 파라미터를 갖는 T230 * 가중 에코 평면 (EPI) 시퀀스를 통해 혈액 산소 수준 의존성 (BOLD) 복셀 크기 = 2.875 × 2.875 mm, 감지 인수 1.8 전후방, 플립 각 = 80 °, 슬라이스 두께 = 3 mm (간격 없음). 세션 동안 210의 TR로 31 transaxial slice로 구성된 2 기능 볼륨을 획득했습니다.

3D 패스트 필드 에코 T1 가중 시퀀스 (복셀 크기 1 mm 등방성, TR / TE = 8.1 / 3.7 ms, 플립 각 8 °, 센스 인자 2)를 통해 세션의 끝에서 고해상도 구조 체적을 획득했습니다.

데이터 분석

penile tumescence time series는 100 Hz에서 기능적 MRI 용적 (TR = 2 s)의 샘플링 속도까지 다운 샘플링되었으며, linear detrended되어 퍼센트 변화 값으로 변환되었습니다. 평균 퍼센트 변화 정상화 된 penile tumescence (PT) 값은 각 피험자에 대한 시각 자극의 전체 기간 동안 계산되었고 두 꼬리 t- 테스트에 의해 그룹들 사이에서 비교되었다.

심장 및 호흡 수 시계열을 계산하고 MATLAB (The MathWorks Inc., Natick, MA, USA)에서 구현 한 가정용 프로그램을 사용하여 TR 값으로 재 샘플링했습니다. 시각적 자극을위한 평균 심박수 (HR)와 호흡 수 (RR) 값을 각 피험자에 대해 얻었다. 그룹간에 통계적으로 유의 한 HR과 RR의 차이는 양측 t- 테스트 (그룹 : EDp, HC)를 사용하여 평가되었습니다.

BOLD fMRI 데이터는 Brain Voyager QX 소프트웨어 (Brain Innovation, The Netherlands)를 사용하여 분석했습니다.

T1 포화 효과로 인해 각 실행의 첫 번째 2 스캔은 분석에서 제외되었습니다. 기능 스캔의 사전 처리에는 모션 보정, 복셀 시간 시리즈의 선형 추세 제거 및 슬라이스 스캔 타임 보정이 포함됩니다. 각 기능 볼륨을 참조 볼륨과 일치시키기 위해 모션 보정은 3 차원 리짓 바디 변환에 의해 수행되었습니다. 시간 과정에서 각 볼륨에 대해 추정 된 이동 및 회전 매개 변수가 검사되어 운동이 대략 절반의 보셀보다 크지 않은지 확인합니다 [41], [42]. 그런 다음 등방성 가우스 커널 (FWHM = 6 mm)을 사용한 회선에 의해 공간적으로 평탄화되었습니다.

피험자의 전처리 된 기능적 부피는 상응하는 구조 데이터 세트와 함께 코어가 형성되었다. 2D 기능 및 3D 구조 측정이 동일한 세션에서 수집 되었기 때문에 구조 조정 볼륨의 위치 매개 변수를 사용하여 핵심 조직 변환을 결정했습니다. 기능적 검사와 해부학 적 검사 사이의 정렬은 최종적으로 정확한 육안 검사를 통해 확인되었습니다. 구조적 및 기능적 볼륨이 탈라이락 공간으로 변형되었다. [43] 조각 별 아핀 및 연속 변환을 사용합니다. 기능적 부피는 3 × 3 × 3 mm의 복셀 크기에서 재 샘플링되었다3.

White Matter (WM)와 Cerebro-Spinal Fluid (CSF)에서 추출한 신호를 모델링 한 2 공변량을 포함 시켰습니다. [44]. 우리는 각 피험자의 WM 마스크와 CSF에서 보셀의 시간 코스를 평균화하여 WM 및 CSF 신호를 도출했습니다. WM 마스크는 각 피험자의 뇌의 세분화 과정에 의해 생성되는 반면, CSF 신호는 각 피험자의 뇌의 세 번째 뇌실에서 추출되었다.

Spatial ICA는 voxel 시계열을 독립적 인 Spatiotemporal Pattern (IC) 세트로 분해하기위한 기능적인 MR 영상 데이터 세트를 분석하는 데 사용되었습니다.

FastICA 알고리즘을 사용하여 각 주제에 대해 30 IC를 예측했습니다. [45]디플레이션 접근법과 tanh 비선형 성 [46], [47], Pamilo와 동료들에 의해 제안 된 가이드 라인 [21]. 관심있는 IC를 선택하기 위해 이전 발행 된 논문의 두뇌 내 본질적 연결 네트워크 (ICN) 템플릿을 사용했습니다. 각 템플릿에 대해 공간 상호 상관이 수행되었습니다. 이전 연구의 뇌 네트워크 템플릿 [46], [47] FPN (Fronto Parietal Network), CEN (Central Executive Network), DMN (Default Mode Network), SMN (Somato-Motor Network), VN (Visual Network), AN (Auditory Network) 및 Salience 네트워크 (SN).

단일 주제에서 다중 주제 연구로 ICA 분석을 확장하기 위해 각 주제에서 추정 된 IC는 상호 유사성에 따라 ICA (self-organizing group ICA) 방법으로 클러스터되었다 [24]. 시공간적으로 구별되는 저주파 변동의 감소 된 수를 추출 하였다 [46], [47].

fMRI 데이터에 대한 ICA는 본질적으로 일관된 신경 활동 (즉, 네트워크)의 패턴을 추출하기 때문에 개별지도에서 얻은 Z 값은 네트워크 내에서 기능적 연결성의 측정치를 간접적으로 제공 할 수 있습니다 [48].

각 네트워크에 대해, 그룹 간 차이는 개별 ICA 그룹 맵에 의해 얻어진 Z 값에 대한 복셀 방식의 일원 분산 분석 (one-way ANOVA)에 의해 평가되었고 관심 클러스터는 각 ICN의 노드에 포함 된 것으로 만 간주되었다.

그룹 간의 차이 맵은 다중 비교를 위해 수정 된 α <0.05의 유의 수준 (전체 기능 볼륨에 대한 잘못된 탐지 확률)에서 임계 값을 설정했습니다. 다중 비교에 대한 수정은 클러스터 크기 임계 값 알고리즘을 사용하여 수행되었습니다. [49] BrainVoyager QX 소프트웨어에 구현 된 Monte Carlo 시뮬레이션을 기반으로합니다. 복셀 수준에서 p <0.005의 임계 값, 복셀 간 공간 상관 관계의 가우스 커널로서 FWHM = 1.842 복셀 및 5000 회 반복이 시뮬레이션에서 입력으로 사용되어 최소 클러스터 크기가 22 복셀이되었습니다.

voxel 현명한 분석 후, Z 값은 맵의 클러스터로부터 외삽되어 그룹 차이 사이를 나타내며 양측 t 테스트가 수행됩니다.

또한, SAI-E 및 IIEF로 측정 한 네트워크 맵의 Z 값과 성기능 간의 관계를 조사하기 위해 Pearson 상관 분석을 수행했습니다.

특히, 각 ROI의 평균 Z 값은 IIEF 및 SAI-E (총 점수, 흥분 및 불안감 하위 점수 포함)와 상관 관계가있었습니다.

결과

행동 및 생리적 데이터

EDp 및 HC의 사회 인구 학적, 심리적 및 행동 적 데이터가 Table1에 나와 있습니다.

교육 (년)과 연령 간의 집단 차이는 중요하지 않았다. EDp에서 성적 흥분 지수와 IIEF 점수는 건강한 지원자보다 유의하게 낮았다 (표 1).

penile tumescence는 HC 군에서만 유의하게 증가 하였다. 심장 및 호흡 수에 대한 그룹 간 차이는 관찰되지 않았다 (Fig. 1 및 표 1).

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그림 1. 생리 학적 결과.

왼쪽 : 음경 팽창 측정 장치에 의해 기록 된 음경 반응의 시간 경과 예, HC 번호 5 및 EDp 번호 11에 대해 각각 심장 및 호흡률. 오른쪽 : 히스토그램은 음경 팽창, 심장 및 호흡기 그룹 간의 평균 차이를 보여줍니다. 각각 속도. 음경 팽창 만이 p <0.05로 유의 한 차이를 나타냅니다. 수직 막대는 표준 평균 오차 (SEM)를 나타냅니다.

doi : 10.1371 / journal.pone.0105336.g001

네트워크의 공간적 패턴

ICA 그룹 분류는 EDp와 HC 그룹에서 각각의 네트워크에서 전형적인 공간 패턴을 나타냈다. IC 분류 절차로 일관된 네트워크 구축 [26], [46], [47]-[52], Fig. 2.

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그림 2. ICN은 두 그룹을 모으는 것을 관찰했다.

에로틱 한 비디오 클립 프리젠 테이션 중에 관찰 된 공간 패턴. FPN (Fronto-Parietal Network), DMN (Default-Mode Network), SN (Salience Network) 및 VN (Visual Network)을 지원합니다. 지도는 Talairach atlas에 겹쳐지며 Z = 2의 임계 값을 가진 방사능 관례에있다.

doi : 10.1371 / journal.pone.0105336.g002

집단 수준에서 확인 된 뇌 네트워크는 i) DMN, ii) 우측 lateralized, iii) SN, 및 iv) VN이었다. 우리는 i) AN, ii) CEN 및 iii) SMN을 관찰하지 않았습니다.

표 2 는 Talairach 평균 피크 초점과 관련 브로드 만 영역 (BA)의 좌표와 함께 각 네트워크의 뇌 영역 목록을 제공합니다.

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표 2. 두 그룹의 다섯 네트워크의 뇌 영역.

doi : 10.1371 / journal.pone.0105336.t002

결과 네트워크 중 DMN과 SN은 그룹 차이 (Fig. 3).

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그림 3. 두 그룹에서 그룹 수준 네트워크의 DMN, SN, FPN 및 VN 피질 표현.

Top : ED 환자; 아래 : 건강한 통제.

doi : 10.1371 / journal.pone.0105336.g003

DMN [26], [52] (PCU), 전두엽 전두엽 피질 (mPFC) 및 하 두정엽 (IPL) 수준에서 관찰되는 두 개의 양측 노드로 구성됩니다. SN [31] 양측 Insulae와 ACC에 대응하여 세 개의 주요 노드로 구성됩니다. 양측 t- 검정은 두 그룹 사이의 DMN 및 SN 기능적 연결에서 중요한 차이를 보여주었습니다. EDp 그룹은 다중 비교를 위해 수정 된 t (33) = −4.04 및 p <0.01 인 DMN에 대해 상당한 감소 된 Z 값을 보여 주어 본질적인 연결 수준을 나타냅니다. SN의 경우 t (33) = −4.73으로 Z 값이 감소하는 것을 관찰했습니다. 다중 비교를 위해 수정 된 p <0.01.

또한, DMN 맵에서 수행 된 복셀 현명 일원 분산 분석 (EDp> HC 대비)은 mPFC, PCC / PCUN 및 왼쪽 IPL에 대응하여 연결성의 유의미한 감소 값을 보여주었습니다. SN의 경우 voxel wise ANOVA는 등쪽 ACC에 상응하는 내재적 연결성의 유의 한 증가를 보였고, 오른쪽 중간 섬도 피질 / Claustrum의 상응에서 유의 한 감소가 관찰되었습니다.Fig. 4 및 3 테이블).

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그림 4. DMN과 SN : 집단 간 차이.

위 : DMN; 아래 : SN. 지도는 Talairach 아틀라스에 과도하게 표시되며 방사선 규약에 있습니다 (p <0.05). 그룹 간 차이는 복셀 현명한 일원 분산 분석을 통해 평가됩니다.

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표 3. 그룹 결과 사이.

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상관 분석은 SAI-E로 측정 한 성기능의 행동 측정과 집단 간 차이를 나타내는 노드에서 관찰 된 Z 값 사이에서 수행되었다. 이 분석은 성 행동에 대한 각 노드의 특정한 선형 관계를 관찰하기 위해 수행되었습니다.

EDp 그룹의 경우 SAI –E (Excitation subscale)와 왼쪽 IPL Z 값 사이에 양의 선형 상관 관계가 관찰되었습니다 (r = 0.60, p <0.05 보정되지 않음).

토론

지난 몇 년 동안 fMRI 연구에 따르면 인간의 성적 흥분은 감각,인지 및 정서적 과정의 복합적인 집합으로 나타났습니다 [4]-[18]. 이러한 복잡성은 에로틱 한 물질을 보면서 유발되는 성적인 각성의 기초가되는 뇌 과정에 반영된 것으로 보인다. 본 연구는 에로틱 비디오 클립을 자유롭게 시청하는 동안 Psychogenic ED 환자의 뇌 네트워크의 변형을 조사했다. ICA는 공간적으로 독립적 인 뇌 네트워크 집합에서 복잡하고 역동적 인 영화 영상 자료의 비전과 동시에 두뇌 활동을 풀어주는 이점을 제공합니다. 이 연구에서는 단순한 그룹 ICA 방법 대신 그룹 분석을 위해 SogICA 알고리즘을 사용했습니다. Esposito et al. [24], 제안 된 SogICA 접근법은 피험자를 가로 지르는 독립적 인 구성 요소 맵 구조의 차이가없는 동질적인 소스의 존재에 덜 민감합니다. 일반적으로 쉽게 예측할 수있는 요소뿐만 아니라 예측 가능한 (예 : 성별, 연령 등) 모두 그룹 ICA 모델 추정에 편향을 일으킬 수 있습니다. 이것은 두 개의 다른 그룹 (환자 및 대조군)을 포함하는 우리 데이터의 경우 일 수 있으며 SogICA와 같은 견고한 방법의 선택을 동기 부여합니다.

현재의 연구에서, 자극 선택은 건강한 남성 군에 의한 fMRI 실험 이전에 행해졌 다. 이것은 실험 도중 참가자의 다른 응답을 비교하기 위해 수행되었습니다. Pamilo와 동료들은 참가자들에게 하나의 자극만을 선택하고 발표했습니다. [21]. 더욱이 유사한 절차가 성적 흥분을 조사한 이전에 발표 된 활성화 연구에서 사용되었다 [4]-[7].

실험 기간 동안, 우리는 음경 발기 반응의 그룹 차이와 심장 및 호흡 속도의 차이가 각각 유의 한 차이가 있음을 관찰했다 (Fig. 1). 우리의 연구 결과는 이전 연구들과 일치합니다. [11].

수행 된 ICA는 DMN, FPN, VN 및 SN이 ED 환자와 건강한 대조군간에 공간적으로 일정하다는 것을 보여 주었다.Fig. 2). 우리의 결과는 이전 rsfMRI 연구와 일치합니다 [31], [46], [47] 뇌 네트워크의 자연 시각 연구 [21].

관찰 된 4 가지 뇌 네트워크 중 기능적 연결성은 DMN에서 유의하게 다르며 EDP 그룹에서 기능적 연결성이 감소한 것으로 나타났습니다. HC와 비교하여 EDp에서 SN이 우측 Insula에서 감소 된 기능적 연결성을 나타내었고 ACC에서 연결성이 증가했다.

우리의 결과는 HC와 비교했을 때 EDp에서 특정 뇌 영역의 활성화에 관한 이전 연구 결과와 일치합니다. 특히, 활성화 연구는 성적 흥분의인지 및 정서적 구성 요소와 관련된 지역의 특정 변화에 대한 증거를 제공했다 [4], [5]. 우리의 결과는 EDp에서 관찰 된 다양한 반응이 특정 네트워크 기능 장애와 관련이 있음을 시사한다.

획득 된 DMN의 공간 패턴은 이전 과제 및 rsfMRI 연구에서 매핑 된 것과 일치합니다 [26], [48], [49]. DMN은 일반적으로 해부학 적으로 정의 된 뇌 시스템으로, 개인이 외부 환경에 집중하지 않을 때 활성화됩니다 [51], [52]. 관찰 된 DMN은 PCC / pCUN, mPFC 및 IPL을 포함합니다. 그만큼 그림 3 EDp에서 관측 된 감소 된 DMN 기능적 연결성을 나타낸다. 특히,이 그룹은 mPFC, PCC / PCUN 및 왼쪽 IPL에서 내재적 연결성의 감소 된 수준을 보였다. 버크 너에 따르면 [51] DMN은 두 개의 하위 시스템으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 해마와 해저 지역에 의해 구성되며 기억 과정에 관여하는 것으로 보입니다. 두 번째 하위 시스템은 PCC, IPL 및 복부 mPFC를 포함합니다. 이 서브 시스템은 대개 자체 관련 정신 시뮬레이션의 작업 중에 활성화됩니다. 이 견해에 따르면, DMN은 다른 사람의 정서적 지위를 이해하고 해석하며, 공감 적 처리 및 자기 관련 정신적 시뮬레이션에 참여합니다 [51], [52]. 실제로, 건강한 대상자는 EDp보다 성적인 문맥과 관련된 행동과 감정의 시뮬레이션에 관여 할 수 있으며 PCC / PCUN, mPFC 및 왼쪽 IPL에 상응하는 높은 수준의 연결성을 나타냅니다Fig. 4). PCC / PCUN은 DMN 허브이며 보통 자서전 및 정서적 기억에 관여합니다. [53]-[55]. mPFC는 일반적으로 감정 조절에 중요하다. [56].

이러한 유형의 과정은 mPFC에서 관찰 된 차이점에 반영 될 수 있는데, mPFC는 자기 관련성있는 정신적 시뮬레이션을 구축하는 동안 추억의 형태로 과거의 경험으로부터 정보를 제공한다고 가정합니다. 특히, mPFC는 심리적 상태의 모니터링과 다른 사람들의 심리적 상태에 대한 정신 고양과 관련된 사회적 인식과 관련이 있습니다. mPFC의 비활성화는 시각적 인 성적 자극 동안 건강한 피험자에서 발기 반응과 부정적 상관 관계가있는 것으로 나타났다. [57]. 또한, mPFC에서의 활성화는 일반적인 각성, 시각적 에로틱 한 자극의 자기 - 관련성 및 발기 반응을 매개하는 메커니즘과 관련이있다 [15], [57], [58]. 이에 따라 환자들은 시각적 인 에로틱 한 자극으로 인한 쾌락 경험이 적은 일반적인 각성 상태에 대한 모니터링이 줄어들었다.

그룹 간의 차이는 왼쪽 IPL에 일치하여 발견되었습니다. Parietal Lobes는 주의력과 의도적 인 과정에 관여하는 것 같습니다. 무 라스 (Mouras)에 따르면 [14]시각적 인 성적 자극 동안이 영역의 활성화는 성적인 표적에 대한 관심을 증가시키고 성적인 각성 과정의인지 구성 요소에 속한다. 더욱이, 왼쪽 IPL은 신체의 시공간적 표현에 연루된 시스템의 구성 요소라는 증거가있다 [59]. 이 주제에 관해서는, 올바른 IPL이 자기 / 다른 구별 과정에서 결정적임을 나타내는 몇 가지 증거가 있습니다 [60], [61]. 그러나 Decety [62] IPL은 운동 영상에 관여합니다. 유사하게 시각적 인 에로틱 한 자극 동안 IPL에서 활성화는 비디오 클립에 묘사 된 것과 유사한 성 행위를 수행하고자하는 욕구와 관련이 있습니다 [4].

또 다른 중요한 결과는 SN에서 관찰 된 집단 간 차이였다. 그림 2 및 2 테이블 두 군 모두에서 관찰 된 SN의 일관된 패턴을 보였다. 관찰 된 SN의 패턴은 이전 연구와 일치하여 ACC와 양측 섬 체인을 포함 하였다. SN은 처리가 잘된 감각 데이터와 내장, 자율 신경 및 쾌락 표시를 통합하여 유기체가 결정을 내릴 수 있도록합니다 [31]. 우리 연구에서, 우리는 두 그룹에 대해 SN의 주요 노드의 다른 관여를 관찰했다. 특히, ED 환자는 오른쪽 중간의 Insula에 상응하는 내인성 연결성의 수준을 보여 주었다. 이 지역은 성적인 각성의 다른 특징에 관여하는 것으로 밝혀졌습니다. Arnow와 동료 [6] Insular 피질의 활동은 발기의 인식과 관련이있는 반면, Ferretti et al. [7] 에로틱 한 자극에 대한 지속적인 음경 반응을 담당하는 메커니즘에 대한 Insula의 개입을 가정했다. 또한, 오른쪽 중간 insula는 발병과 지속적인 발기와 관련된 메커니즘과 관련이 있습니다 [11].

반대로 ED 환자는 HC보다 ACC에서 더 높은 수준의 연결성을 보였다. 지느러미 ACC는 생체 조절에 관여하는 부위 중 하나이다. [63], 호흡 [64] 자율 신경 자극 상태 [65]. 또한 ACC에서 관찰되는 간질 발작은 생식기 자동화를 동반합니다 [66]. Abler와 동료 (2011)에 따르면 성기능 장애는 BA 24 / 32에서의 활성화 감소와 관련이 있습니다 [67].

결론

요약하면, 우리의 결과는 에로틱 클립과 ICA를 자유롭게 보았을 때 정상적이고 비정상적인 남성의 성행위에 기반을 둔 뇌 과정의 분해를 허용한다는 것을 보여주었습니다. 성적 행동은 이전의 활성화 연구에서 관찰 된 일련의 뇌 영역과 관련 있다고 생각되는 자율,인지 및 정서적 구성 요소로 구성됩니다. 우리의 결과는 Psychogenic ED 환자의 네트워크 수준에서 비정상적인 뇌 반응을 강조했다. 이러한 결과는 Psychogenic ED가 DMN 및 SN과 같은 고수준 네트워크 프로세싱에서 비정상적인 기능 연결성과 어떻게 관련되는지를 보여 주었다. 특히, Psychogenic ED는 자기 관련성있는 정신 모방과 관련이 있으며, 일반적으로 DMN 노드의 연결 수준이 낮 으면 감정 조절뿐 아니라 다른 성행위에 대한 공감도가 낮습니다. 반대로 SN 환자의 경우 Insula에서의 연결성 감소와 ACC에서의 연결성 증가로 인해 자율 신경 자극 변화가 감소한 것으로 나타났습니다.

작성자 기여

실험을 고안하고 설계 : NC EDDP AF. 실험을 수행했습니다 : EDDP at NC. 데이터 분석 : NC MGP. 논문 작성 : NC GLR.

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