Sočasno spremljanje hemodinamičnega odziva v pred frontalnem korteksu in genitalnih organih med spolnim vzburjenjem z uporabo bližnje infrardeče spektroskopije (2018)

Komentarji: Nenavadni porno odvisniki trdijo, da gledanje narave ni nevrološko drugačno kot gledanje pornografije. Seveda je ta trditev nesmisel - kot kaže ta študija.

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

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

Minimalizem

Ozadje

Spremljanje možganske aktivnosti, skupaj z odzivom genitalnih organov na spolno stimulacijo, ima lahko pomembno vlogo pri razumevanju premajhnih mehanizmov spolnega vzburjenja in diagnosticiranju erektilne disfunkcije. Več študij je opazilo možgansko aktivnost, ki ustreza spolnim dražljajem, le nekaj študij pa je pokazalo sočasno merjenje možganske aktivacije in odziva penisa.

Namen

Uvesti skoraj infrardečo spektroskopijo (NIRS) kot prenosno, enostavno izvedljivo in poceni tehniko za istočasno beleženje možganske aktivnosti in hemodinamike v genitalnem organu med spolnim vzburjenjem.

Metode

Hemodinamične meritve 15 zdravih moških so bile pridobljene z doma izdelanim sistemom NIRS. V začetnem poskusu so hemodinamiko v predfrontalni skorji (N = 10) merili med vizualno spolno stimulacijo (VSS) in nevtralno vizualno stimulacijo (NVS), da bi ugotovili možgansko aktivnost, povezano s spolnim vzburjenjem. V naslednjem poskusu so istočasno izmerili hemodinamiko možganov in penisa (N = 5) z uporabo NIRS med VSS in NVS.

Rezultati

Predfrontalna skorja je pokazala aktivnost, povezano z VSS, ne pa tudi z NVS. Istočasne meritve so pokazale ustrezno povečanje koncentracije hemoglobina v penisu in oksigeniranega penisa, kar kaže na povečanje volumna krvi, povezano s spolnim vzburjenjem pri zdravih moških. Pri hemodinamičnih spremembah med možgani in genitalnim organom so opazili povprečno zamudo odziva 4 sekund.

zaključek

V tej predhodni študiji smo predstavili sistem NIRS, ki je sposoben ne samo zaznati cerebralne hemodinamične spremembe, povezane s spolnim vzburjenjem, ampak tudi hkratno merjenje hemodinamike penisa. Verjamemo, da je sistem NIRS potencialna tehnika, ki dopolnjuje področje spolne medicine, in ga je mogoče še razširiti za diagnosticiranje erektilne disfunkcije.

Kim E, Kim S, Zephaniah P, et al. Hkratno spremljanje hemodinamskega odziva v predfrontalni skorji in genitalnih organih med spolnim vzburjenjem z uporabo infrardeče spektroskopije. Sex Med 2018; XX: XXX – XXX.

Ključne besede:

Skoraj infrardeča spektroskopija, Hemodinamika, Predfrontalna skorja, Vizualna spolna stimulacija, Erektilna disfunkcija

Predstavitev

Nezmožnost doseganja ustrezne erekcije, ki bi zadoščala za seks, znana kot erektilna disfunkcija (ED), vodi do pomembnega negativnega vpliva na kakovost življenja. K ED lahko prispevajo številne psihološke motnje, kot so stres, depresija in tesnoba pri delovanju. Prav tako je lahko eden najzgodnejših manifestacij resno ležeče resne telesne bolezni, vključno s sladkorno boleznijo, multiplo sklerozo ali srčno-žilnimi motnjami. Zato je razlikovanje med psihološkim in organskim poreklom ED kritično opravilo za kliničnega zdravnika.

Običajno spolno vzburjenje vključuje številne fiziološke odzive, med katerimi je erekcija penisa najbolj dokončen odziv v moškem telesu. Dokazano je tudi, da med spolnim vzburjenjem obstaja nevronski odziv, kar lahko kaže na psihološko vlogo v procesu vzburjenja. Ker se psihološki vidik lahko razkrije z meritvami možganske aktivnosti, so številne študije poskušale razumeti delovanje možganov med spolnim vzburjenjem. Rezultati teh raziskav povezujejo spolno vzburjenje z mnogimi možganskimi in kortikalnimi strukturami pri normalnih zdravih moških1, 2, 3 nakazujejo, da je spolno vzburjenje res kompleksen nevronski proces. Večina raziskav je uporabila pozitronsko-emisijsko tomografijo (PET) ali funkcionalno slikanje z magnetno resonanco (fMRI) za opazovanje možganskega odziva, skupaj s pletizmografijo, pnevmatsko manšeto ali komercialno napravo RigiScan (Timm Medical Technologies Inc, Eden Prairie, MN) za spremljanje tumorja penisa in togost. Čeprav sta PET in fMRI uveljavljeni tehnologiji za spremljanje možganske aktivnosti med spolnim vzburjenjem, sta lahko tehnično zahtevna in draga. Poleg tega je treba te načine izvajati v kliničnem okolju, kar lahko močno vpliva na psihološke odzive, zlasti pri spolnem vzburjenju.

V tej študiji predlagamo uporabo sistema, ki bo omogočil sočasno spremljanje hemodinamike možganov in penisov s pomočjo infrardeče spektroskopije (NIRS). Ker je NIRS neinvaziven, poceni in prenosljiv, je primeren za spremljanje hemodinamičnega odziva v udobnem in naravnem okolju. NIRS je postala široko uporabljena tehnika na biomedicinskem področju, zlasti za raziskave možganov.4 Poleg tega lahko NIRS dosežejo višjo časovno ločljivost, tudi do milisekund, v primerjavi s fMRI in PET.5 Tako visoka časovna značilnost bi lahko igrala pomembno vlogo pri primerjavi hemodinamičnega odziva možganov in genitalnih organov ter vpliva na ED.

Že prej se je pokazalo, da je NIRS zanesljivo orodje za merjenje hemodinamike penisa, hkrati pa bolniku zagotavlja bolj priročno in udobno nastavitev.6, 7 V nasprotju s prevladujočo komercialno napravo RigiScan, ki meri nagib in togost penisa skozi zanke, vezane na steblo in konico genitalnega organa,8, 9 NIRS lahko nudijo vaskulogene informacije s preprosto konfiguracijo detektorja vira, da zmanjšajo nelagodje za osebo. Za oceno vaskularne vpletenosti med tumorjem penisa so bile uporabljene druge metode, vključno s selektivno pudendalno angiografijo, dupleksno doplersko ultrazvokografijo in kavernosometrijo.10, 11 Vendar jih omejujejo dragi stroški in zapletenost metodologije. Cilj te študije je predstaviti NIRS kot praktično možnost za študije moškega spolnega vzburjenja z merjenjem vaskularnega stanja med erekcijo penisa in sočasnim odzivom možganov. Avtorji upajo, da bo zaradi študije NIRS uporabljen za pravilno diagnozo ED.

Metode

To študijo je pregledal in odobril institucionalni revizijski odbor Inštituta za znanost in tehnologijo Gwangju (20140319-HR-10-01-02). 15 Z desno zdravo moško (starost 24 ± 3 let) so sodelovali v raziskavi. Predmeti so bili rekrutirani prek univerzitetnih oglasov. Vsak subjekt je pred poskusom pridobil pisno informirano soglasje.

Domači sistem NIRS, opisan v prejšnji študiji6 je bila uporabljena za merjenje možganske in penisne hemodinamike med vizualno spolno stimulacijo (VSS). V prvem delu eksperimenta so merili hemodinamiko predfrontalne skorje pri osebah 10, da bi ugotovili obstoj merljive spremembe signala, povezanega s spolnim vzburjenjem. V drugem delu je bila izmerjena sočasna sprememba hemodinamike v predfrontalni skorji in genitalnem organu pri osebah 5.

Sonde NIRS so bile sestavljene iz svetlobnega vira in detektorja, kjer je kot detektor svetlobe uporabljen monolitni fotodiod z ojačevalnikom transprepornosti z enim dovodom (OPT101; Texas Instruments Inc, Dallas, TX). Vir svetlobe je bila svetleča dioda, ki oddaja valovne dolžine 735 nm in 850 nm (L735 / 850-40D32; Epitex Inc, Kjoto, Japonska). Valovne dolžine 2 iz vira svetleče diode so zaporedno osvetlile tkivo, oddajno svetlobo pa so zaznali fotodetektorji. Celotni cikel zajema podatkov traja 0.25 sekunde za časovno ločljivost 4 Hz.

Postavitev sond v čelo in genitalni organ je prikazana v Slika 1A, B. Glava sonde je imela razdaljo med ločevalnikom vir in detektor 3 cm, kar zagotavlja globino prodiranja, ki zadostuje za opazovanje signala iz površinske hemodinamike in tudi iz kortikalnih predelov. Zato je bil za odkrivanje hemodinamskih sprememb znotraj površinskih plasti uporabljen krajši kanal 0.8 cm, kasneje pa so bili podatki o kratkem kanalu iz daljšega kanala potlačeni, da bi se izolirala kritična aktivacija. Sonde za glavo so eksperimentatorji pritrdili z dvostranskimi lepilnimi diski velikosti 20 × 8 (BioSemi Instrumentation, Amsterdam, Nizozemska), ki omogočajo ustrezno pritrditev sond brez neprijetnosti na osebo. Senzor NIRS na penisu so preiskovanci pritrdili na desno medialno stran genitalnega organa z medicinskim trakom. Pred tem so preiskovanci dobili navodila, kako pravilno pritrditi sondo na genitalni organ. Po potrditvi stabilnega signala za dve sondi je eksperimentator na daljavo nadzoroval protokol v ločeni sobi. Sonde za genitalne organe so bile zasnovane z ločitvijo detektorja vira 2 cm, da so zagotovili dovolj globino prodiranja za spremljanje hemodinamskih sprememb iz kavernoznega telesa.6

Odpre veliko sliko

Slika 1

Lokacija sonde z infrardečo spektroskopijo: na čelu (A) in genitalni organ (B). C, Čas postopka za poskuse. SD = kratka razdalja.

Prikaz velike slike | Oglejte si sliko Hi-Res | Prenesite diapozitiv PowerPoint

Shematski diagram protokola eksperimentov je prikazan v Slika 1C. Da bi zmanjšali število gibalnih artefaktov, so preiskovanci dobili navodilo, da sedijo negibno v udobnem stolu in se osredotočajo na monitor. 2 Pred različnimi video posnetki je bil prikazan črni zaslon z belim križem. Za poudarjanje možganske dejavnosti zaradi spolnega vzburjenja in ne iz preproste vizualne stimulacije so bili motivu prikazani video posnetki z erotično epizodo (VSS) in nevtralnim videom z naravo (nevtralna vizualna stimulacija [NVS]). V prvem poskusu so bili vrstniki VSS in NVS naključno razporejeni med preiskovanci 10, da se jasno razlikuje hemodinamični odziv obeh vidnih stimulacij. V drugem poskusu je bil VSS prikazan pred NVS. Erotični posnetek je vključeval spolni odnos med moškim in žensko. Med obdobji počitka so preiskovanci prosili, naj se osredotočijo na svoje dihanje, da se njihov srčni utrip vrne v normalno stanje. Trajanje in zaporedje posnetkov preiskovanci niso bili znani, da bi preprečili predzrelo vzburjenje in / ali sanjarjenje.

Zmanjšanje svetlobne jakosti je bilo spremenjeno v spremembe koncentracije hemoglobina s kisikom (HbO) in deoksigeniranega koncentracije hemoglobina (Hb) z uporabo spremenjenega zakona Beer-Lamberta. Srčni pulzacijski in dihalni signali so bili odstranjeni iz podatkov NIRS z uporabo Butterworthovega nizkoprepustnega filtra z izklopno frekvenco pri 0.6 Hz. Hemodinamične spremembe površinske plasti so bile odstranjene iz čelnih kanalov s skaliranjem in odštevanjem signala sonde na kratke razdalje od signalov sonde na dolge razdalje skozi celotno meritev.12 Spremembe koncentracije HbO in Hb v možganih in genitalnih organih so bile med 2 različnimi vizualnimi stimulacijami primerjane.

Rezultati

Povprečne hemodinamske spremembe na koncu vizualnih dražljajev v primerjavi z začetkom dražljajev za vse osebe v prvem poskusu, ki spremljajo le cerebralno hemodinamiko (N = 10), so prikazane v Slika 2. Ugotovljena je bila statistično pomembna razlika med VSS in NVS (P <.01, α = 0.01), vendar ne med desno in levo poloblo (P > .05) z uporabo 2-repnega parnega Wilcoxonovega testa.

Odpre veliko sliko

Slika 2

Povprečna sprememba koncentracije v cerebralni hemodinamiki med koncem in začetkom stimulacije (N = 10). Ugotovljena je bila pomembna razlika (∗) v hemodinamiki med vizualno spolno stimulacijo (VSS) in nevtralno vizualno stimulacijo (NVS). Pri obeh primerih med desno in levo poloblo ni bila ugotovljena nobena pomembna razlika. DPF = faktor diferenčne poti.

Prikaz velike slike | Oglejte si sliko Hi-Res | Prenesite diapozitiv PowerPoint

Povprečni hemodinamski odziv v predfrontalni skorji in genitalnem organu med hkratnim merjenjem (N = 5) je prikazan v Slika 3. Časovni profili cerebralne hemodinamike pri hkratnem merjenju se niso bistveno razlikovali od predhodnih neodvisnih meritev. Predfrontalni odziv med VSS kaže dramatično povečanje HbO in manj intenzivno znižanje Hb v predfrontalni skorji v primerjavi z izhodiščem. Sprememba možganske hemodinamike med VSS spremlja povečanje HbO in Hb v genitalnem organu, kar kaže na povečanje volumna krvi, povezano z uspešno erekcijo penisa. Opazili smo, da je odziv penisa zaostajal za povprečno 4 ± 1.5 sekund od začetka cerebralne hemodinamične spremembe med VSS. Ko se je VSS končal, začneta možganska in penisna hemodinamika padati, pri čemer se možganska HbO in Hb gibljeta proti izhodiščnemu stanju, medtem ko se skupni volumen krvi v genitalnem organu zmanjšuje. Zagon NVS kaže minimalen odziv tako v cerebralni kot penisni hemodinamiki.

Odpre veliko sliko

Slika 3

Povprečne hemodinamične spremembe med hkratnim merjenjem (N = 5) (enostranske vrstice napak predstavljajo SD). Obdobja vizualne spolne stimulacije (rdeča regija) in nevtralne vizualne stimulacije (modra regija). DPF = faktor diferencialne dolžine poti; HbO = oksigenirani hemoglobin; Hb = deoksigenirani hemoglobin.

Prikaz velike slike | Oglejte si sliko Hi-Res | Prenesite diapozitiv PowerPoint

Razprava

V tej študiji NIRS ponuja sočasno merjenje možganske aktivnosti in odzivanja penisov na spolno stimulacijo, kar zagotavlja ne le stanje vaskularne mreže penisa in možganske funkcije, ampak tudi neposredno povezuje njihove odzive na spolno vzburjenje. S pomočjo NIRS smo lahko ugotovili hemodinamične spremembe predfrontalne skorje, povezane z VSS. Hemodinamične spremembe predfrontalne skorje lahko opišemo s povečanjem HbO in ustreznim znižanjem Hb. Ta hemodinamični vzorec je mogoče razložiti z nevrovaskularnim spajanjem, zato ga je mogoče identificirati kot merilo nevronske aktivnosti, ki kaže na to, da se je med VSS aktivirala predfrontalna skorja. Poleg tega nevtralen video posnetek ni povzročil pomembnih sprememb koncentracije hemoglobina v nasprotju z VSS, kar kaže na to, da se predfrontalna skorja močno aktivira kot odgovor na spolno vzburjenje in ne na vizualne dražljaje. Študija ne pomeni neposredne vpletenosti predfrontalne skorje v sprožitev erekcije penisa. Vendar je znano, da je predfrontalna skorja vključena v višje kognitivne procese, vključno s spolnimi željami13 in je pri bolnikih z veliko depresijo premalo aktiviran,14 zaradi česar je to prepoznavna psihološka ED.

Med sočasnimi meritvami so vsi preiskovanci pokazali penilni odziv na spolno vzburjenje, za katerega je značilno povečanje koncentracije HbO in Hb, ki je posledica povečanja celotne količine krvi. Dramatično povečanje celotne količine krvi, ki jo sproži spolna stimulacija, je povezano z zdravo erekcijo penisa, medtem ko nezadostna sprememba volumna krvi lahko kaže na vaskularni ED.7 Zamuda med odzivi v možganih in genitalnem organu je normalen fiziološki odziv, kar pomeni, da se je v možganih najprej sprožila spolna vzburjenost in uspešno manifestirala v genitalnem organu. Dolgotrajna zamuda med odzivi lahko kaže na nekatere nevrološke motnje.15

Glede na prihodnjo uporabo te tehnike v medicinskem okolju, kjer preprostost izvajanja postopka močno vpliva, smo se odločili, da bomo hemodinamične spremembe zabeležili le iz predfrontalnega režnja. Vendar pa je NIRS enostavno razširiti na merjenje celotne skorje.16 Glavna pomanjkljivost NIRS pri odkrivanju možganske hemodinamike je velika kontaminacija sistemskih hemodinamičnih sprememb znotraj površinskih plasti glave, ki zmanjšujejo natančnost NIRS za odkrivanje možganske aktivnosti. Za reševanje tega vprašanja smo uporabili dodaten kanal s kratko razdaljo med izvorom in detektorjem, ki beleži hemodinamiko večinoma iz površinskih plasti (lasišča in lobanje). Tehnika nam omogoča dušenje fiziološkega šuma in pridobivanje kortikalnih signalov, ki so povezani s nalogo stimulacije.

zaključek

V tej predhodni študiji so naši rezultati pokazali, da je NIRS koristno orodje za prikladno opazovanje hemodinamičnih sprememb, ki jih možgani in telo doživljajo med spolno stimulacijo z uporabo enega samega sistema. V prihodnjih študijah načrtujemo razširitev populacije trenutnega dela na večje število oseb, vključno z bolniki z različnimi primeri ED, da bi izboljšali diagnozo ED.

Izjava o avtorstvu

Kategorija 1

  • (A)

Zasnova in oblikovanje

  • Evgenii Kim; Jae Gwan Kim
  • (B)

Pridobitev podatkov

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

Analiza in tolmačenje podatkov

  • Evgenii Kim; Park Kwangsung; Jae Gwan Kim

Kategorija 2

  • (A)

Priprava člena

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

Revizija za intelektualne vsebine

  • Evgenii Kim; Kwangsung Park

Kategorija 3

  • (A)

Končno potrditev dopolnjenega člena

  • Jae Gwan Kim

Reference

  1. Arnow, BA, Desmond, JE, Banner, LL et al. Aktivacija možganov in spolno vzburjenje pri zdravih, heteroseksualnih moških. Možgani 2002; 125: 1014 – 1023

|

  1. Miyagawa, Y., Tsujimura, A., Fujita, K. et al. Diferencialna možganska obdelava avdiovizualnih spolnih dražljajev pri moških: primerjalna študija pozitronsko-emisijske tomografije začetka in vzdrževanja erekcije penisa med spolnim vzburjenjem. Neuroimage. 2007; 36: 830 – 842
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (35)

|

  1. Moulier, V., Mouras, H., Pélégrini-Issac, M. et al. Nevroanatomski korelati erekcije penisa, ki jih povzročajo fotografski dražljaji pri človeku. Neuroimage. 2006; 33: 689 – 699
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (75)

|

  1. Boas, DA, Dale, AM in Franceschini, MA Difuzna optična slika aktivacije možganov: pristopi k optimizaciji občutljivosti slike, ločljivosti in natančnosti. Neuroimage. 2004; 23: S275 – S288
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (436)

|

  1. Jasdzewski, G., Strangman, G., Wagner, J. et al. Razlike v hemodinamičnem odzivu na motorične in vidne paradigme, povezane z dogodki, merjene s skoraj infrardečo spektroskopijo. Neuroimage. 2003; 20: 479 – 488
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (164)

|

  1. Kim, E., Lee, S., Phillips, Z. et al. Neskladje med hemodinamiko penisa med vizualno spolno stimulacijo, opaženo s skoraj infrardečo spektroskopijo. BMC Urol. 2015; 15: 11
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (2)

|

  1. Burnett, A., Allen, R., Davis, D. et al. Blizu infrardeče spektrofotometrije za diagnozo vaskularne erektilne disfunkcije. Int J Impot Res. 2000; 12: 247
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (11)

|

  1. Elhanbly, S. in Elkholy, A. Nočne erekcije penisa: vloga zdravila RigiScan pri diagnozi vaskularne erektilne disfunkcije. J Sex Med. 2012; 9: 3219–3226
  2. Ogled v članku
  3. | Minimalizem
  4. | Celotno besedilo
  5. | Polno besedilo PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (9)

|

  1. Mohr, DC Erektilna disfunkcija: pregled diagnostičnih in postopkov zdravljenja. Clin Psychol Rev. 1990; 10: 123 – 150
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | Scopus (38)

|

  1. Meuleman, EJ, Hatzichristou, D., Rosen, RC et al. Ponovno obiskani diagnostični testi moške erektilne disfunkcije. J Sex Med. 2010; 7: 2375–2381
  2. Ogled v članku
  3. | Minimalizem
  4. | Celotno besedilo
  5. | Polno besedilo PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (19)

|

  1. Wespes, E., Delcour, C., Struyven, J. et al. Kavernometrija-kavernografija: njena vloga pri organski impotenci. Eur Urol. 1984; 10: 229 – 232
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (48)

|

  1. Saager, RB in Berger, AJ Neposredna karakterizacija in odstranjevanje motečih absorpcijskih trendov v dvoslojnih motnih medijih. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2005; 22: 1874–1882
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (115)

|

  1. Spinella, M. Vloga prefrontalnih sistemov pri spolnem vedenju. Int J Nevrosci. 2007; 117: 369 – 385
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (18)

|

  1. Koenigs, M. in Grafman, J. Funkcionalna nevroanatomija depresije: različne vloge za ventromedialno in dorsolateralno prefrontalno skorjo. Behav možgani Res. 2009; 201: 239 – 243
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (342)

|

  1. Thompson, P., Dick, J., Asselman, P. et al. Pregled motorične funkcije pri lezijah hrbtenjače s stimulacijo motorne skorje. Ann Neurol. 1987; 21: 389 – 396
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (64)

|

  1. Ferrari, M. in Quaresima, V. Kratek pregled zgodovine razvoja človeške funkcionalne bližnje infrardeče spektroskopije (fNIRS) in področja uporabe. Neuroimage. 2012; 63: 921–935
  2. Ogled v članku
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (544)

|