Hjärnaktivering och sexuell upphetsning hos friska, heterosexuella män (2002)

Hjärnan. 2002 May;125(Pt 5):1014-23.

Arnow BA1, Desmond JE, Banner LL, Glover GH, Solomon A, Polan ML, Lue TF, Atlas SW.

Abstrakt

Trots hjärnans centrala roll i sexuell funktion är lite känt om förhållandet mellan hjärnaktivering och sexuell respons. I denna studie använde vi funktionell MR (fMRI) för att undersöka förhållanden mellan hjärnaktivering och sexuell upphetsning i en grupp unga, friska, heterosexuella män. Varje ämne exponerades för två sekvenser av videomaterial bestående av uttryckligen erotiska (E), avslappnande (R) och sport (S) -segment i en oförutsägbar ordning. Data om penis-turgiditet samlades in med en specialbyggd pneumatisk tryckmanschett. Både traditionella blockanalyser med kontraster mellan sexuellt upphetsande och icke-väckande videoklipp och en regression med penis-turgiditet som det intressanta kovariatet utfördes. I båda typerna av analyser beräknades kontrastbilder för varje ämne och dessa bilder användes därefter i en slumpmässig effektanalys. Starka aktiveringar specifikt associerade med penis-turgiditet observerades i den högra subinsulära regionen inklusive claustrum, vänster caudate och putamen, höger mittre occipital / mitt temporal gyri, bilateral cingulate gyrus och höger sensorimotor och pre-motor regioner. Mindre men signifikant aktivering observerades i rätt hypotalamus. Få signifikanta aktiveringar hittades i blockanalyserna. Konsekvenserna av resultaten diskuteras. Vår studie visar möjligheten att undersöka hjärnaktivering / sexuella reaktionsförhållanden i en fMRI-miljö och avslöjar ett antal hjärnstrukturer vars aktivering är tidslåst för sexuell upphetsning.

Beskrivning

Ny forskning har väsentligt ökat vår kunskap om fysiologin hos perifert sexuellt svar, särskilt hos män. Detta har lett till viktiga framsteg vid behandling av erektil dysfunktion (Lue, 2000). Trots hjärnans roll som "mästersorg" som styr sexuell funktion (McKenna, 1999), är lite känt om förhållandet mellan hjärnaktivering och sexuellt svar. Medan en omfattande djurlitteratur har lämnat uppgifter om dessa relationer, är omfattningen av vilka sådana fynd kan generaliseras till människor oklara (McKenna, 1999). Tillkomsten av icke-invasiva metoder för kartläggning av hjärnaktivering presenterar nu möjligheten att avsevärt öka vår förståelse av relationerna mellan hjärnaktivering och sexuell upphetsning hos människor.

Tidigare PET-studier undersöker manligt sexuellt svar (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000) har rapporterat frontal, temporal, cingulate och subcortical involvering. I den första (Stoleru et al,., 1999), åtta män i åldern 21–25 år exponerades för tre typer av filmklipp (humoristiska, neutrala och sexuella) medan de genomgick PET och objektiv bedömning av tumescens. Resultaten avslöjade att visuell sexuell stimulering var associerad med ökat regionalt cerebralt blodflöde (rCBF) i den underlägsna temporala cortexen, höger insula och höger underlägsen frontal cortex och den vänstra främre cingulära cortexen. Ökad tumescens var associerad med aktivering i höger underlägsna occipital gyrus. I en andra studie med nio män 21–39 år och liknande synförhållanden (Redoute et al,., 2000) var storleken av tumescence associerad med ökad rCBF i ett antal områden inkluderande trumfrumsan, anteriorcingulatet, putamen och caudatkärnan. Visuella sexuella stimuli var förknippade med ökad rCBF på ett antal områden, inklusive vänster främre cingulär gyrus, vänster midcirkulär, rätt medial frontal gyrus och höger orbitofrontal cortex, claustrum, caudate kärna och putamen.

Funktionell fMRI, som har använts för att karakterisera och kartlägga en rad olika komplexa mänskliga funktioner som syn (Belliveau et al,., 1991; Engel et al,., 1994) och motoriska färdigheter (kim et al,., 1993; jack et al,., 1994), har ett antal funktioner som är lämpliga för att undersöka förhållanden mellan hjärnaktivering och sexuell upphetsning. Jämfört med PET är fMRI: (i) icke invasiv; (ii) har överlägsen rumslig upplösning; iii) Tillstånd fokuserar på enskilda ämnesfyndigheter, där det är lämpligt, i motsats till beroende av sammanslagna data. och viktigast av allt (iv) har väsentligt högre signal-till-brus-förhållanden som möjliggör överlägsen tidsmässig korrelation mellan hjärnaktivering och perifert svar (Moseley och Glover, 1995). Medan PET-studierna citeras ovan bedömde tumescens, kan dessa studier inte samla data om direkta tidsmässiga relationer mellan förändringar i regional hjärnaktivering och förändringar i sexuell upphetsning.

Park och kollegor (Park et al,., 2001) undersökte förhållanden mellan hjärnaktivering och sexuellt svar med fMRI. Denna studie, som använde en 1.5T-skanner och blodsyrenivåberoende (kontrast) (BOLD) fMRI, involverade 12 män med normal sexuell funktion (medelålder = 23 år) och två hypogonadala män. Erotiska och icke-erotiska filmklipp växlades om. Resultaten inkluderade aktivering i sju av de 12 friska försökspersonerna associerade med erotiska segment i följande områden: underlägsen frontlob, cingulate gyrus, insula, corpus callosum, thalamus, caudate nucleus, globus pallidus och inferior temporal lobe. Subjektiv sexuell upphetsning såväl som subjektiv uppfattning om erektion bedömdes med hjälp av 5-punktsskalor från 1 (ingen förändring) till 5 (maximal ökning).

Den föreliggande studien innefattar användning av en 3T fMRI-scanner för att undersöka hjärnaktivering och sexuell upphetsning hos män. Våra mål var:

(i) Att utveckla ett experiment paradigm för att studera förhållandet mellan sexuell upphetsning och hjärnaktivering hos män med hjälp av fMRI-teknik, inklusive både neutrala och visuellt stimulerande kontrollsegment och objektiv bedömning av tumescens; och

(ii) För att använda 3T-scannerens överlägsna tidsmässiga upplösning för att identifiera hjärnregioner vars aktivitet förändras är direkt relaterad till fysiologiska förändringar i sexuell upphetsning i ett urval av unga, friska, heterosexuella män.

Baserat på de undersökta resultaten i de neuroimagingstudier som diskuterats ovan (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000; Park et al,., 2001) vi förväntade oss att hitta signifikanta samband mellan sexuell upphetsning och aktivering på följande områden: (i) anterior cingulate; (ii) putamen; (iii) caudat kärna; och (iv) insula / claustrum. Dessutom, med tanke på det omfattande beviset i djurlitteraturen som dokumenterar relationer mellan hypotalamisk aktivitet och sexuellt svar (till exempel, Carmichael et al,., 1994; Chen et al,., 1997), förväntades vi se signifikant samband mellan sexuellt svar och aktivering i hypotalamus.

Material och metoder

Ämnen

Mellan april och oktober 2000 deltog 14 heteroseksuella, högerhänta män i åldern 18–30 år med normal sexuell funktion. Deltagarna rekryterades via flygblad som publicerades på Stanford University campus och annonser i campustidningen och det lokala Palo Alto-tidningen. Alla potentiella försökspersoner screenades över telefon och, om de verkade vara berättigade, genomgick en 1-timmars intervju med en klinisk psykolog (LLB) och fyllde i ett antal frågeformulär inklusive International Index of Erectile Function (IIEF) (Rosen et al,., 1997), Sexual Behavior Inventory (SBI) (Bentler, 1968), Sexual Arousal Inventory (SAI) (hoon et al,., 1976) och SCL-90-R (Derogatis, 1983). Studieutformningen förklarades i detalj och alla ämnen läste och undertecknade informerat samtycke innan de intervjuades eller fyllde i enkäter. Ämnes samtycke erhölls enligt Helsingforsdeklarationen. Studien godkändes av Stanford University Medical Medical School Institutional Review Board och Magnetic Resonance Research Committee i Stanfords radiologiska avdelning.

Undantag var som följer: (i) historia av erektil dysfunktion enligt bedömningen av intervjun och IIEF; (ii) saknar erfarenhet av samlag; (iii) svarar varken "vanligtvis", "nästan alltid" eller "alltid" på SAI-frågan angående frekvensen av upphetsning med sexuellt explicit videomaterial; (iv) uppfyller DSM-IV-kriterier för klaustrofobi eller någon annan axel 1 humör, ångest, substansanvändning eller psykotisk störning bedömd med intervjuadministrerad SCID-I (Förnamn et al,., 1996) screening frågor; (v) värdera högre än en standardavvikelse över medelvärdet för icke-distresserade individer i det allmänna symptomindexet för SCL-90-R; (vi) Användning av psykoaktiva läkemedel, andra receptbelagda läkemedel eller receptfria läkemedel som kan påverka sexuell funktion. (vii) Användning av fritidsdroger inom de senaste 30-dagarna; (viii) användning av sildenafil eller annan medicin som är avsedd att förbättra sexuell prestanda (ix) Historia att begå sexuella brott, inklusive trakasserier, våldtäkt och misshandel (x) Visionen är inte tillräcklig för att visa videomaterial under fMRI-förhållanden; och (xi) bär någon extern eller intern enhet, såsom en hjärtpacemaker som utesluter fMRI-procedurer.

En gång godkändes i studien, var prover planerade för ett efterföljande besök för fMRI-scanningen.

Studera design och stimuli

Två videor presenterades för varje ämne, var och en varade i 15 minuter och 3 sekunder. I den första videon fick motiv alternerande segment av avslappnande scener (R), sporthöjdpunkter (S) eller sexuellt upphetsande (E) video i följande ordning: S, R, E, R, E, R, S, R, S , R och E. De respektive tiderna för dessa segment på sekunder var: 129, 60, 120, 30, 120, 30, 120, 33, 123, 30 och 108. I den andra genomsökningen, korta videoklipp av avkopplingsscener och sport videor inträffade före och efter en lång presentation av sexuellt upphetsande video. Tillståndsordningen för video 2 var: S, R, E, R och S, och respektive tider i sekunder för varje tillstånd var 123, 60, 543, 60 och 117. Det längre erotiska segmentet i video 2 användes på grund av att i början av studien visste vi inte i vilken utsträckning upphetsning skulle utvecklas i kortare block i skannermiljön. För båda genomsökningarna tryckte försökspersonerna på en av tre knappar med de första tre fingrarna på höger hand för att indikera sexuellt intresse, början av erektion eller förlust av sexuellt intresse.

Ett antal överväganden informerade designen och specifika stimuli. Med tanke på data som tyder på att ämnesfrikoppling från känslomässigt stimulerande visuellt material under fMRI-förhållanden tar cirka 15 s (Garrett och Maddock, 2001), var S- och E-segmenten inte sammanhängande och separerades med minst 30 s R. Innehållet i de erotiska segmenten involverade fyra typer av sexuella aktiviteter: samlag bakifrån, samlag med kvinnan i överlägsen position, fellatio och samlag med hanen i överlägsen position. Av åtta olika sexuella aktiviteter som avbildas i film var dessa fyra aktiviteter associerade med de högsta nivåerna av penis tumescens i ett urval av 36 män (Koukounas och Över, 1997). Slutligen, för att kontrollera för möjliga förebyggande effekter, informerades inte ämnen om ordering av segment.

Experimentet styrdes av en Macintosh-dator med PsyScope (1) för att starta skannern och videokassettinspelaren (VCR) och spela in ämnesvar från knapprutan. Videobandspelaren (Panasonic Pro AG ‐ 6300, Secaucus, NJ, USA) anslogs till början av videosekvensen och placerades i pausläge. Videobandspelaren började sedan med minimal fördröjning (uppskattad till ~ 50 ms) när transistor-transistors logiska utlösare mottogs. Denna precision i timing säkerställde enkel analys och tolkning av data. Motivet tittade på videorna på en bakre projektionsskärm monterad på huvudspolen genom en spegel.

Penis-turgiditet övervakades med en specialkonstruerad magnetisk resonanskompatibel enhet baserad på en nyfödd blodtrycksmanschett (WA Baum Co., Copiague, NY, USA) placerad på penis med hjälp av kondom. Uppblåsningsslangen förlängdes och anslöts till en tee, med ena armen i tee ansluten till en blodtrycksgivare för arteriell ledning (4285–05, Abbott Laboratories, Chicago, IL, USA) och den andra ansluten genom en ventil till inflationen. . Manschetten blåstes upp till 50 mm Hg med motivet liggande på bordet utanför magneten. Ventilen stängdes sedan av och uppblåsningslampan kopplades bort och avlägsnades (eftersom dess manometer innehöll magnetiska delar). Givaren var ansluten till en standardförstärkare för bioinstrumentation (ETH-250, CB Sciences Inc, Dover NH, USA). Den analoga signalen registrerades med en dataloggerprovtagning vid 40 Hz (MacLab, AD Instruments, Inc, Castle Hill, NSW, Australien). Andning och hjärtfrekvens registrerades samtidigt av dataloggaren med hjälp av skannerns bälg och pulsoximeter placerad på motivets buk respektive långfingret på vänster hand. Dataloggaren utlöstes av en puls från skannern för att säkerställa synkronisering mellan de fysiologiska och fMRI-dataposterna.

Dataregistrering

fMRI-data förvärvades på en 3 T GE Signa-magnet med användning av en T2* -Vägd gradient eko-spiralpulsekvens (Glover och Lai, 1998) och använder en specialbyggd kvadratur "kupol" elliptisk fågelburhuvudspole. Huvudrörelsen minimerades med hjälp av en bettstång som bildades med individens dentala intryck och ytterligare korrigerade (Friston et al,., 1995a) med hjälp av den statistiska parametriska kartläggningen (mjukvaruversion 1999) (SPM99) mjukvarupaket (Wellcome Department of Cognitive Neurology, University College, London, Storbritannien). fMRI-skanningar erhölls från 25 axiella skivor med användning av parametrarna TR (avkopplingstid) = 3000 ms, TE (ekotid) = 30 ms, vippvinkel = 80 °, enkelbild, upplösning i planet = 3.75 mm och tjocklek = 5 mm. PÅ2-Vägd snabb spin-echo förvärvades i samma plan som de funktionella genomsökningarna med parametrarna TR = 4000 ms, TE = 68 ms, ekotågets längd = 12 och NEX (antal excitationer) = 1. Dessa strukturella data var co -Registrerad med den genomsnittliga post-motion-korrigerade fMRI-volymen och normaliserades rumsligt till Montreal Neurological Institute (MNI) hjärnmall (2 × 2 × 2 mm voxels) med en 9-parameter affin transformation i SPM99 (Friston et al,., 1995a) och utjämnades rumsligt med hjälp av en Gaussisk kärna med FWHM (full bredd vid halvt max) = 5 mm.

Data analyser

Statistiska analyser utfördes med användning av det generella linjära modellmetoden som finns i SPM99 (Friston et al,., 1995b). Två typer av analyser utfördes: (i) traditionella blockanalyser (n = 14) använder kontraster mellan sexuellt upphetsande och icke-upphetsande videoklipp; och (ii) en regressionsanalys med penis-turgiditet inom skanningssessionen som det kovariata av intresse (n = 11; uppgifter om penissvaghet erhölls inte för tre försökspersoner, en gång på grund av funktionsfel och, i två fall, troligtvis på grund av felaktig placering av enheten av motivet eller glidning under skanningen).

För blockanalysen var högpassfilterets avskärningsperiod för SPM99 inställd på standardvärden för session 1 och session 2-protokoll, vilka var 246 respektive 360 ​​s, medan för penisregressionsanalysen var standardavgränsningsperioden var 512 s. För båda analyserna slogs data från video 1 och video 2 samman, och lågpassfiltrering av tidsserierna uppnåddes genom att samarbeta med den inbyggda hemodynamiska svarsfunktionsuppskattningen av SPM99. För båda typerna av analyser beräknades kontrastbilder för varje ämne. Dessa bilder användes därefter i en slumpmässig effektanalys (Holmes och Friston, 1998), med antalet frihetsgrader (DF) lika med antalet försökspersoner minus 1 (dvs DF = 13 för blockanalys och DF = 10 för turgiditetsregressionsanalys). Korrigeringar för flera voxeljämförelser utfördes med hjälp av klusterstorleksmetoden för Friston et al,. (1994). För att kontrollera för multipla jämförelser, men också överväga aktiveringar i mindre regioner i hjärnan, användes två statistiska kriterier i rapporteringsaktiveringar. Det första kriteriet, som var lämpligt för att identifiera de största aktiveringsklusterna, använde en hel-hjärna-multipel jämförelsekorrigering vid P <0.05. Det andra kriteriet, som var mindre strikt och använde för att identifiera strukturer med tidigare förväntan på aktivering (inklusive hypotalamus, främre cingulatgyrus, putamen och insula / claustrum) använde en okorrigerad P värdet av 0.001 och liten volymkorrigering vid P <0.05. För dessa små volymkorrigeringar användes rutor med följande mått (i mm) för beräkning Z tröskelvärden för en korrigerad P värde av 0.05: (i) hypotalamus: 10 × 12 × 10 (bilateral) ;, (ii) främre cingulär gyrus: 17 × 20 × 20 (bilateral); (iii) putamen: 15 × 40 × 20 (vardera sidan); och (iv) insula / claustrum 15 × 40 × 20 (vardera sidan). MNI-koordinater omvandlades till koordinatsystemet för den stereotaxiska atlasen Talairach och Tournoux (Talairach och Tournoux, 1988) med hjälp av följande transformationer (Matthew Brett, http://www.mrc‐cbu.cam.ac.uk/Imaging/mnispace.html). För MNI-koordinater som är överlägsna linjen för främre kommissor-bakre kommission (AC-PC) (dvs. z koordinat ≥0):

                    x′ = 0.9900x

                    y′ = 0.9688y + 0.0460z

                    z′ = –0.0485y + 0.9189z

var x, y, z hänvisa till MNI-koordinater och x', y', z'Hänvisa till Talairach-koordinater. För MNI-koordinater under AC-PC-linjen (dvs. z <0) var transformationerna:

                    x′ = 0.9900x

                    y′ = 0.9688y + 0.0420z

                    z′ = –0.0485y + 0.8390z

Resultat

Beteendeuppgifter

Knapptryckningar och genomsnittliga penis-turgiditetsmått för 11 personer illustreras i fig. 1 för video 1 och fig. 2 för video 2. Det kan ses att knapptryckningar som indikerar subjektiv sexuell upphetsning (knapp A i figurerna), samt upplevda erektionsresponser (knapp B), är nära kopplade till den stigande fasen av det uppmätta svaghetssvaret, medan knappen tryck som indikerar förlust av erektion (knapp C) visas i nedåtgående fas eller under sport- eller avslappningsvideosegmenten.

Fig 1 Genomsnittlig penisturgiditet och knapptryckningar för 11 ämnen för video 1. Knapp A trycktes för att indikera sexuellt intresse, knapp B trycktes för att indikera början av erektion och knapp C trycktes för att indikera förlust av intresse. Uppkomsten och varaktigheten för de tre olika videoförhållandena, erotisk, sport och avkoppling (R), anges under svaghetsspåret.

Fig 2 Genomsnittlig penisturgiditet och knapptryckningar för 11 personer för video 2. Knappsvaren A, B och C var som beskrivs i figur 1.

Hjärtfrekvens-, andnings- och turgiditetsmåtten i genomsnitt över subjekten illustreras i Fig. 3. Pearson-produktmomentkorrelationer beräknade på de genomsnittliga vågformerna för dessa tre mått gav följande resultat för video 1: (i) svullnad / andning: r = 0.295, (ii) hjärtfrekvens / andning: r = 0.023, (iii) turgiditet / turgiditet: r = –0.176. För video 2 var korrelationerna: (i) svullnad / andning: r = 0.455, (ii) andning / andning: r = 0.1, (iii) turgiditet / turgiditet: r = 0.177. För att testa den statistiska signifikansen av dessa korrelationer har r-Värdet mellan två åtgärder beräknades för varje ämne och omvandlades till a Z poäng med hjälp av Fisher r till Z omvandling. Ett ett prov t-Test utfördes sedan med ett värde per patient för att testa om medelvärdet av dessa poäng var signifikant annorlunda än noll. Denna analys visade att korrelationen mellan turgiditet och andning var signifikant för både video 1 (P <0.035) och video 2 (P <0.013) och inga andra korrelationer var signifikanta.

Fig 3 Puls-, andningsfrekvens- och penis-turgiditetsmått för video 1 och 2 var i genomsnitt över 11 personer. Uppkomsten och varaktigheten för de tre olika videoförhållandena [erotisk, sport och avkoppling (R)] anges under svaghetsspåret.

Hjärnaktivering

Blockanalys

Eftersom sportvideosegmenten separerades i tid från de erotiska segmenten i högre grad än relaxeringssegmenten (se fig 1 och 2) och var närmare matchade till de erotiska segmenten med avseende på varaktighet av segmenten, blockanalyser fokuserade på kontrasten mellan erotiska och sportssegment. Mycket få aktiveringar observerades för denna analys. Erotisk video framkallade större aktivering än sportssegment endast i visuella områden. Idrottsvideo framkallade större aktivering i förhållande till erotisk video i cerebellum och i den bakre delen av den högra mellantidliga gyrusen.

Regimens analys av penile turgiditet

I motsats till de resultat som erhölls för blockanalysen avslöts starka aktiveringar när penile turgiditet användes som regressor. Aktiveringsfoci avslöjade från denna analys anges i tabell 1, medan fig. 4 illustrerar större aktiveringsfoci överlagrade på medelvärdet T2Viktiga och stereotaxiskt normaliserade anatomiska bilder. Såsom framgår av fig. 4A och B, den största och mest signifikanta aktiveringsregionen var den högra subinsulära / insula regionen, inklusive klaustrummet. Fikon. 5 illustrerar den nära överensstämmelsen mellan den genomsnittliga tidsförloppet för penis-turgiditet över alla ämnen och den tid för hjärnaktivering som erhållits från denna region under video 1.

Fig 4 Turgiditetskorrelerade hjärnaktiveringar erhållna från en slumpmässig effektanalys av 11 personer. Röd-gul färgskala indikerar regioner som uppvisar signifikanta korrelationer med beteendemått för penis-turgiditet. Dessa färgkartor har lagts över genomsnittet T2Viktad och stereotaxiskt normaliserad hjärnvolym. (A) SPM99-ytrekonstruktion som visar projektioner av aktiveringar på hjärnans högra sida. (B) Axiell sektion som visar den största hjärnaktivering som observerats i detta experiment i höger insula och claustrum. (C) Axiell sektion som illustrerar aktivering i vänster caudat / putamen och höger mitt temporal / mitt occipital gyri (BA 37/19). (D) Axiellt avsnitt som visar cingulat gyrusaktivering. (E) Koronalavsnitt som illustrerar aktivering i höger hypotalamus.

Fig 5 Överensstämmelse med de temporala fluktuationer som observerats för penis-turgiditet och hjärnaktivering av den högra insulära cortex / claustrum Hjärnaktivering vågform erhölls genom att extrahera från varje individ de genomsnittliga tidsseriedata från voxels inom en radie av 5 mm från x = 41.6, y = 5.7, z = –2 koordinat, där maximal claustrum / insula-aktivering hittades, med SPM99 intressefunktionen. Den resulterande vågformen för varje patient, liksom patientens penis-turgiditetsmått, filtrerades med ett Butterworth-lågpassfilter med avskärningsfrekvens på 0.008 och beräknades sedan medelvärde för alla ämnen.

Tabell 1  

Turgiditetskorrelerade aktiveringar: positiva korrelationer

HemispherexyzSPM {Z}N VoxHjärnstrukturer
Vänster-21.813.84.84.64274putamen
Vänster-28.010.02.04.51 putamen
Vänster-20.024.06.04.33 caudatus
Vänster-7.929.57.74.75134GC, BA 24
Vänster-19.844.81.44.5077GC, BA 32
Vänster-33.74.818.23.9552Ant insula / claustrum
Vänster-21.821.0-7.84.0421putamen
Höger41.65.7-2.04.811494Isolering
Höger34.010.0-4.04.13 Claustrum, putamen
Höger28.0-10.018.04.13 Claustrum / isolering
Höger38.0-10.0-4.04.12 Claustrum / isolering
Höger26.0-20.018.04.06 Claus
Höger40.0-8.0-12.04.04 Isolering
Höger4.030.833.54.65435GC, BA 32
Höger12.020.028.04.58 GC, BA 32
Höger16.034.040.04.31 GFm, BA 8
Höger0.018.032.04.25 GC, BA 32
Höger41.65.838.44.03168GPrC, BA 6
Höger52.0-4.024.03.98 GPrC, BA 4
Höger45.5-65.68.84.54133GTm / GOm, BA 37/19
Höger5.9-6.4-11.53.7243hypotalamus

Hjärnaktiveringar som var signifikant positivt korrelerade med penis-turgiditetsmätningar som gjordes under fMRI-skanningssessionen, baserat på en slumpmässig effektanalys av 11 personer. Inga signifikanta negativa korrelationer observerades. Aktiveringar i fetstil observerades med hjälp av en helhjärnskorrigerad P värde <0.05. De återstående aktiveringarna observerades med användning av en okorrigerad P tröskelvärdet för 0.001 och en liten volymkorrigering för P <0.05. Koordinatsystemet för Talairach och Tournoux stereotaxiska atlas användes för att uttrycka x, y och z koordinater. Förkortningar för hjärnregioner härleddes också från denna atlas. Ant = främre; GC = cingulate gyrus; GFm = mitten frontal gyrus; GOm = mitten occipital gyrus; GPrC = precentral gyrus; GTm = mellersta temporala gyrus; N Vox = Antal voxlar i klustret (om det är tomt är koordinaten ett lokalt maximum eller minimum för den första koordinaten ovanför som innehåller ett värde för N Vox); SPM {Z} = statistisk parametrisk kartmaximum Z poängvärde för klustret; Sup = överlägsen.

Ytterligare stora aktiveringar, som överlever det strängare multipla jämförelsekorrigeringskriteriet, illustreras också i Fig. 4. Dessa inkluderar den högra mitten occipital / middle temporal gyri (Fig. 4A och C). Observera att en något mindre aktivering nära samma plats också observerades på vänster sida med x, y, z koordinater -45.5, -67.7, 5.2 i tabell 1; vänster caudat och putamen (Fig. 4C), bilateralt i den cingulära gyrusen (Fig. 4D) och i de högra sensorimotoriska och premotorregionerna (observerade som de svaga röda aktiveringarna överlägsna insulär / klaffrumsaktiveringen i Fig. 4EN).

Av de mindre aktiveringar som observerades med användning av det mindre stränga kriteriet (men fortfarande vid P <0.001), observerades en av särskild relevans för denna rapport i höger hypotalamus, såsom illustreras i koronalsektionen (Fig. 4E). Ytterligare små foci listade i tabell 1 observerades mestadels på vänster sida. Dessa inkluderar de främre mediala prefrontala regionerna (med en liten aktivering i den underlägsna frontala gyrus), främre insula / claustrum, cuneus och putamen.

Diskussion

Våra två syften var att (i) utveckla ett experimentellt paradigm inklusive en objektiv åtgärd av tumescens och erotiska visuella stimuli samt neutrala och visuellt stimulerande kontrollsegment som använder fMRI-teknik för att utvärdera regional hjärnaktivering under sexuell upphetsning och (ii) använda den överlägsna upplösningen av fMRI för att identifiera vilka regioner i hjärnan uppvisar förändringar i aktivering som korrelerar med fysiologiska förändringar i sexuell upphetsning hos unga, friska heterosexuella män.

Med avseende på mål (i), som kräver att ämnen är immobila inom ett inneslutet, magnetiserat utrymme inte uppvisade en signifikant hinder för att undersöka fenomen av intresse. Experimentella protokoll fungerade som planerat, med ämnen som på ett pålitligt sätt rapporterade sexuellt intresse och erektion under de erotiska segmenten men inte under de två jämförelsegrenarna. Dessutom visade erektionsövervakningsanordningen utformad för denna studie lämplig i fMRI-miljön med väsentligt bevis på ämnets engorgement under de erotiska sekvenserna, ingen engorgement under kontrollsegmenten och extremt hög korrelation mellan patientens självrapportering av erektion och kvicksilverförändringar i övervakningsanordningen. Således fastställer vår studie möjligheten av fMRI att studera hjärnaktivering och objektiv sexuell upphetsning.

När det gäller mål (ii) kan våra resultat sammanfattas enligt följande. För det första var beviset på unik hjärnaktivering associerad med sexuella stimuli och respons starkast i de turgiditetskorrelerade analyserna; blockanalyserna avslöjade få signifikanta skillnader. För det andra var de huvudsakliga aktiveringsområdena associerade med tumescens: (i) den högra insula / subinsulära regionen, inklusive claustrum; (ii) hypotalamus; (iii) kaudatkärna; (iv) putamen; (v) Brodmann-området (BA) BA 24 och BA 32; och (vi) BA 37/19.

Den stora och signifikanta aktiveringen i den högra insula / subinsulära regionen (inklusive klaustrummet) är påfallande liknar de upptäckter som rapporterats i PET-studier av manlig sexuell upphetsningStoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000). Medan insula har kopplats till motor-, vestibulära och språkfunktioner (Augustine, 1985) ligger den också i närheten av den sekundära somatosensoriska cortexen, och båda projekten tar emot och mottar prognoser från den senare (Augustine, 1996). Bevis från ett antal studier tyder på att insula är involverad i visceral sensorisk behandling, inklusive studier av smak (Scott et al,., 1991; Smith-Swintosky et al,., 1991) och esofageal stimulering via ballongdistention (Aziz et al,., 1995). Dessutom var bevis inklusive ökad rCBF i insula efter vibrotaktil stimulering (Burton et al,., 1993) har lett till slutsatsen att insula fungerar som ett somatosensoriskt bearbetningsområde (för en översikt, se Augustine, 1996). Sålunda kan aktivering observerad i insula i den föreliggande studien spegla somatosensorisk behandling och erkännande av erektion.

Vidare föreslår ytterligare bevis att man involverar rätt insula / claustrum i crossmodal informationsöverföring. I en PET-studie som undersökte den regionala neuroanatomiska grunden för sensorisk informationsöverföring mellan olika modaliteter (dvs. taktil och visuell) utsattes unga vuxna män för taktil-taktila, visuella och visuella förhållanden utöver ett kontrolltillstånd med hjälp av ellipsoider (Hadjikhani och Roland, 1998). I överensstämmelse med tidigare upptäckter (Horster et al,., 1989; Ettlinger och Wilson, 1990), visade resultaten att rätt insula-claustrum-regionen var entydigt involverad i crossmodal matchning, dvs i uppgifter som kräver att personer visuellt identifierar objekt som uppfattades genom att röra. Således våra resultat och de andra (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000) av claustrum / subinsular aktivering under upphetsning medan du tittar på erotiska videor kan återspegla crossmodal överföring av visuell ingång till föreställd taktil stimulering. Andra bevis som överensstämmer med denna hypotes kommer från data som samlats in från traumatiska hjärnskada patienter med minskad sexuell upphetsning vilket indikerar att nedsättning är förknippad med svårigheter att bilda och manipulera sexuellt uppväckande bilder (Crowe och Ponsford, 1999) och från individer med klaustrumskador som påvisade onormala somatosensoriska framkallade potentialer (Morys et al,., 1988).

Andra områden som aktiverades under tumescence var hypotalamus och i basala ganglierna, striatumet (dvs caudatkärnan och putamen). Ett stort antal djurstudier har kopplat hypotalamus till sexuellt svar. Bevis inkluderar studier som visar att lesioner i det mediala preoptiska området försämrar manliga copulatoriska beteenden hos alla arter som testas (för en översikt, se Meisel and Sachs, 1994) och att elektrisk stimulering av hypotalamus paraventrikulära kärna är associerad med erektion hos råtta (Chen et al,., 1997; McKenna et al,., 1997). I studier av människor har hypofysekresion av oxytocin från den paraventrikulära kärnan visat sig öka under sexuell upphetsning hos män och kvinnor (Carmichael et al,., 1987, 1994).

Dessutom projiceras dopamin både till hypothalamus och striatum från incertohypothalamiska området respektive substantia nigra. Bevis för att dopamin underlättar manligt sexuellt beteende är väsentlig. Exempelvis har dopaminagonister såsom apomorfin visat sig inducera erektion hos män med både normal och nedsatt erektilfunktion (Lal et al,., 1989), medan antipsykotika som minskar dopaminerg aktivitet är förknippade med erektil försämring (Marder och Meibach, 1994; Aizenberg et al,., 1995). En annan dopaminagonist, l-dopa, en medicin för Parkinsons sjukdom som i sig är associerad med 80-90% dopaminreduktioner i striatumen, har visat sig producera erektion hos män (Hyppa et al,., 1970; Bowers et al,., 1971; O'Brien et al,., 1971). Även om det finns flera dopaminsystem i centrala nervsystemet, har djurstudier kopplat både nigrostriatala och incertohypothalamiska dopaminsystem till sexuellt beteende (Hull et al,., 1986; Eaton et al,., 1991).

Aktivering i den främre cingulära cortexen, speciellt BA 24 och BA 32, var också associerad med tumescens. Det främre cingulatet är känt för att vara kopplat till uppmärksamhetsprocesser. Mer specifikt Devinsky och kollegor (Devinsky et al,., 1995) föreslog att BA 24 och BA 32 kan vägleda lyhördhet för nya miljöstimuli. Avvikelser i främre cingulatfunktionen har rapporterats hos patienter med tvångssyndrom (rök et al,., 1994), autism (Ohnishi et al,., 2000) och autismspektrumstörningar (kassör et al,., 2000), som alla kännetecknas av repetitivt beteende och svårigheter att flytta uppmärksamheten. Dock kan bidrag från det främre cingulatet till sexuellt svar också vara mer direkta. BA 24 och BA 32 är inblandade i att modulera autonoma och endokrina funktioner inklusive gonadal och binjursekretion (Devinsky et al,., 1995). Elektrisk stimulering till BA 24 har visat sig åstadkomma erektion hos apor (Robinson och Mishkin, 1968).

Aktivering under erektion observerades också i höger mitt temporal och mitt occipital gyri (BA 37/19). Mycket bevis tyder på att visuell bearbetning är en viktig funktion inom detta område. I en PET-studie med fokus på nya och välbekanta ord- och ansiktsstimuli rapporterades signifikant aktivering av höger halvklot i områdena 37 och 19 i de nya och välbekanta ansiktsförhållandena, men inte i något av ordens tillståndkim et al,., 1999). Andra data tyder på att BA 37/19 kan vara specifikt involverad i behandlingen av nya visuella stimuli. I en fMRI-undersökning som jämförde ansiktsuppfattning och minne med hjälp av ett upprepat ansikte, oupprepade nya ansikten, nonsens krypterade ansikten och en tom skärm, aktiverades områdena 37 och 19 signifikant under det nya ansiktsförhållandet men inte under jämförelsevillkorenClark et al,., 1998). På samma sätt som ansiktsbehandling, har våra deltagares visuella fokus sannolikt medfört en betydande funktion av abstraktion.

Till skillnad från de senaste PET-studierna av sexuell upphetsning (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000) avslöjade blockanalyser av data relativt få aktiveringar. Skillnader i experimentell design kan förklara denna avvikelse. Först, jämfört med vår undersökning, införde de senare studierna väsentligen längre tidsmässig åtskillnad mellan erotiska och icke-erotiska tillstånd (dvs. 15 min kontra 30-60 s). För det andra kan sportjämförelsestillståndet i vår studie ha varit en mer effektiv kontroll jämfört med humorförhållandena i PET-studierna. Även om det fanns vissa områden med överlappning hittade vi i stort sett väsentligt olika aktiveringsregioner jämfört med den publicerade fMRI-studien av manlig upphetsning (Park et al,., 2001). Detta kan bero på frånvaron av objektiv mätning av tumescence i studien av Park och kollegor (Park et al,., 2001), såväl som frånvaron av icke-neutrala visuella segment (t ex sport) för kontroll för generell upphetsning.

Det bör noteras att neuroimagingstudier av respiratorisk kontroll har avslöjat insulära, hypotalamiska och paralimbiska aktiveringar i studier av människor som genomgått andningsinduktion (Brannan et al,., 2001; Liotti et al,., 2001; Parsons et al,., 2001). De blygsamma men signifikanta korrelationerna vi observerade mellan turgiditet och andning (0.295 för video 1, 0.45 för video 2) introducerar möjligheten att vissa av de observerade förhållandena mellan hjärnaktivering och sexuell respons i vår studie kan vara andningsrelaterade. Med tanke på komplexiteten i hjärnfunktioner som är associerade med sexuellt svar och dataens korrelationsmässiga natur, kan vi dock inte med säkerhet ange vilka aktiveringar som primärt eller specifikt är sexuella och vilka relaterar till andra autonoma funktioner.

Trots att vi inte kan dra orsaker till släktingar beträffande hjärnbeteendeförhållanden, ger aktiveringsregionerna hypoteser om vilka områden i hjärnan, om de skadas, kan ge förändringar i sexuell funktion. Ytterligare studier av hjärnskadade patienter som rapporterar sådana förändringar kan ge ytterligare ljus på de exakta rollerna hos aktiverade regioner vid sexuell upphetsning. Dessutom var det potentiella bidraget från hormonella influenser (t ex testosteron) som medlare av sexuellt svar utanför ramen för föreliggande studie, men kan också bidra väsentligt till aktiveringen.

Den föreliggande studien undersökte specifikt neurala korrelater av sexuell upphetsning hos unga friska män. Av betydande intresse för framtida studier är hur dessa aktiveringar kan förändras som en funktion av ålder, och hur manliga och kvinnliga hjärnaktivering kan skilja sig. Med avseende på sådana skillnader rapporterade en nyligen genomförd 1.5 T-fMRI-studie av sex honorar aktiveringsställen i områden av thalamus, amygdala, främre temporal cortex, fusiform gyrus, sämre frontal gyrus och posterior temporala regioner (Maravilla et al,., 2000). Dessa aktiveringar överlappar varandra inte med de stora insulära / sub-insulära, cingulära och basala gangliaaktionerna som observerats i föreliggande studie. Ytterligare studier kommer att behövas för att avgöra om sådana avvikelser speglar kön eller paradigmskillnader i sexuell upphetsningsrelaterad hjärnaktivering.

Bekräftelse

Denna studie stöddes av ett bidrag från TAP Holdings, Inc.

Referensprojekt

  1. Aizenberg D, Zemishlany Z, Dorfman-Etrog P, Weizman A. Sexuell dysfunktion hos manliga schizofrena patienter. J Clin Psychiatry 1995; 56: 137-41.
  2. Augustine JR. Den insulära lobben i primater inklusive människor. Neurol Res 1985; 7: 2-10.
  3. Augustine JR. Kretskort och funktionella aspekter av den insulära loben i primater inklusive människor. [Recension]. Brain Res Rev 1996; 22: 229-44.
  4. Aziz Q, Furlong PL, Barlow J, Hobson A, Alani S, Bancewicz J, et al. Topografisk kartläggning av kortikala potentialer framkallade genom distension av den mänskliga proximala och distala matstrupen. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1995; 96: 219-28.
  5. Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry RC, Buchbinder BR, Weisskoff RM, Cohen MS, et al. Funktionell kartläggning av den mänskliga visuella cortexen genom magnetisk resonansbildning. Science 1991; 254: 716-9.
  6. Bentler PM. Heteroseksuell beteendebedömning. I. Män. Behav Res Ther 1968; 6: 21-5.
  7. Bowers MB, Van Woert M, Davis L. Sexuellt beteende under behandling med L-dopa för parkinsonism. Am J Psykiatri 1971; 127: 1691-3.
  8. Brannan S, Liotti M, Egan G, Shade R, Madden L, Robillard R, et al. Neuroimaging av cerebrala aktiveringar och deaktioner associerade med hyperkapnia och hunger för luft. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2029-34.
  9. Burton H, Videen TO, Raichle ME. Taktil-vibrationsaktiverad foci i insulär och parietal-opercular cortex studerad med positron-emissionstomografi: kartläggning av det andra somatosensoriska området hos människor. Somatosens Mot Res 1993; 10: 297-308.
  10. Carmichael MS, Humbert R, Dixen J, Palmisano G, Greenleaf W, Davidson JM. Plasmaoxytocin ökar i det mänskliga sexuella svaret. J Clin Endocrinol Metab 1987; 64: 27-31.
  11. Carmichael MS, Warburton VL, Dixen J, Davidson JM. Förhållanden mellan kardiovaskulära, muskulära och oxytocinreaktioner vid mänsklig sexuell aktivitet. Arch Sex Behav 1994; 23: 59-79.
  12. Chen KK, Chan SH, Chang LS, Chan JY. Deltagande av paraventrikulära kärnor av hypotalamus vid central reglering av penile erektion i råtta. J Urol 1997; 158: 238-44.
  13. Clark VP, Maisog JM, Haxby JV. fMRI-studie av ansiktsuppfattning och minne med hjälp av slumpmässiga stimulanssekvenser. J Neurophysiol 1998; 79: 3257-65.
  14. Crowe SF, Ponsford J. Rollen av bildspråk i sexuella upphetsningsstörningar hos den traumatiskt hjärnskadade individen. Brain Inj 1999; 13: 347-54.
  15. Derogatis LR. SCL-90-R: administrations-, poäng- och procedurhandbok, vol. 2. Towson (MD): Klinisk psykometrisk forskning; 1983.
  16. Devinsky O, Morrell MJ, Vogt BA. Bidrag från främre cingulära cortex till beteende. [Recension]. Brain 1995; 118: 279-306.
  17. Eaton RC, Markowski VP, Lumley LA, Thompson JT, Moses J, Hull EM. D2-receptorer i den paraventrikulära kärnan reglerar genitala svar och copulering hos hanrotter. Pharmacol Biochem Behav 1991; 39: 177-81.
  18. Engel SA, Rumelhart DE, Wandell BA, Lee AT, Glover GH, Chichilnisky EJ, et al. fMRI av human visuell cortex. Nature 1994; 369: 525.
  19. Ettlinger G, Wilson WA. Korsmodal prestanda: Beteendeprocesser, fylogenetiska överväganden och neurala mekanismer. [Recension]. Behav Brain Res 1990; 40: 169-92.
  20. Första MB, Spitzer RL, Gibbons M, Williams JB. Den strukturerade kliniska intervjun för DSM-IV axel 1-störningar. New York: New York State Psychiatric Institute, Biometrics Research Department; 1996.
  21. Friston KJ, Worsley KJ, Frackowiak RSJ, Mazziotta JC, Evans AC. Bedömning av betydelsen av fokala aktiveringar med hjälp av deras rumsliga utsträckning. Hum Brain Mapp 1994; 1: 210-20.
  22. Friston KJ, Ashburner J, Frith CD, Poline JB, Heather JD, Frackowiak RSJ. Rumsregistrering och normalisering av bilder. Hum Brain Mapp 1995a; 3: 165-89.
  23. Friston KJ, Holmes AP, Worsley KJ, Poline JB, Frith CD, Frackowiak RSJ. Statistiska parametriska kartor i funktionell bildbehandling: ett allmänt linjärt tillvägagångssätt. Hum Brain Mapp 1995b; 2: 189-210.
  24. Glover och Lai. Självnavigerad spiral fMRI: interleaved vs single-shot. Mag Reson Med 1998; 39: 361-8.
  25. Garrett AS, Maddock RJ. Tidskurs för det subjektiva emotionella svaret på aversiva bilder: relevans för fMRI-studier. Psykiatri Res 2001; 108: 39-48.
  26. Hadjikhani N, Roland PE. Korsmodal överföring av information mellan de taktila och de visuella representationerna i den mänskliga hjärnan: en positronemissionstomografisk studie. J Neurosci 1998; 18: 1072-84.
  27. Haznedar MM, Buchsbaum MS, Wei T-C, Hof PR, Cartwright C, Bienstock CA, et al. Limbic kretslopp hos patienter med autismspektrum störningar studerade med positron emission tomografi och magnetisk resonans bildbehandling. Am J Psykiatri 2000; 157: 1994-2001.
  28. Holmes AP, Friston KJ. Allmänlighet, slumpmässiga effekter och befolkningsinferens. Neuroimage 1998; 7 (4 Pt 2): S754.
  29. Hoon EF, Joon PW, Wincze JP. En inventering för mätning av kvinnlig sexuell väcklighet: SAI. Arch Sex Behav 1976; 5: 269-74.
  30. Horster W, Floder A, Schuster B, Ettlinger G, Skreczek W, Hesse W. De neurala strukturerna involverade i crossmodal recognition och taktile diskrimineringsprestanda: en undersökning med hjälp av 2-DG. Behav Brain Res 1989; 333: 209-27.
  31. Hull EM, Bitran D, Pehek EA, Warner RK, Band LC, Holmes GM. Dopaminerg kontroll av manlig könsbeteende hos råttor: effekter av en intraracerebralt infunderad agonist. Brain Res 1986; 370: 73-81.
  32. Hyppa M, Rinne UK, Sonninen V. Den aktiva effekten av l-dopa behandling på sexuella funktioner och dess experimentella bakgrund. Acta Neurol Scand 1970; 46 Suppl 43: 223.
  33. Jack CR, Thompson RM, Butts RK, Sharbrough FW, Kelly PJ, Hanson DP, et al. Sensory motor cortex: korrelation av presurgisk kartläggning med funktionell MR-bildbehandling och invasiv kortikal mapping. Radiologi 1994; 190: 85-92.
  34. Kim SG, Ashe J, Hendrich K, Ellermann JM, Merkle H, Ugurbil K, et al. Funktionell magnetisk resonansavbildning av motorcortex: hemisfärisk asymmetri och handedness. Science 1993; 261: 615-7.
  35. Kim JJ, Andreasen NC, O'Leary DS, Wiser AK, Ponto LL, Watkins GL, et al. Direkt jämförelse av de neurala substraten av igenkänningsminne för ord och ansikten. Brain 1999; 122: 1069-83.
  36. Koukounas E, Over R. Manlig sexuell upphetsning framkallad av film och fantasi matchad i innehållet. Aust J Psychol 1997; 49: 1-5.
  37. Lal S, Tesfaye Y, Thavundayil JX, Thompson TR, Kiely ME, Nair NP, et al. Apomorfin: kliniska studier på erektil impotens och gäspning. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 1989; 13: 329-39.
  38. Liotti M, Brannan S, Egan G, Shade R, Madden L, Abplanalp B, et al. Hjärnansvar i samband med medvetslöshet (luftsjung). Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2035-40.
  39. Lue TF. Erektil dysfunktion. [Recension]. Ny Engl J Med 2000; 342: 1802-13.
  40. Maravilla KR, Deliganis AV, Heiman J, Fisher D, Carter W, Weisskoff R, et al. BOLD fMRI-utvärdering av normalt kvinnligt sexuellt upphetsningssvar: platser för cerebral aktivering korrelerade med subjektiva och objektiva upphetsningsåtgärder. Proc Int Soc Magn Reson Med 2000; 8: 918.
  41. Marder SR, Meibach RC. Risperidon vid behandling av schizofreni. Am J Psykiatri 1994; 151: 825-835.
  42. McKenna K. Hjärnan är huvudorganet i sexuell funktion: Central nervsystemet kontrollerar manlig och kvinnlig sexuell funktion. [Recension]. Int J Impot Res 1999; 11 Suppl 1: S48-55.
  43. McKenna KE, Giuliano, F, Rampin O, Bernabe J. Elektrisk stimulering av den paraventrikulära kärnan (PVN) inducerar penile erektion och ejakulation i råttan [abstrakt]. Soc Neurosci Abstr 1997; 23: 1520.
  44. Meisel RL, Sachs BD. Fysiologin av manligt sexuellt beteende. I: Knobil E, Neill JD redaktörer. Reproduktionens fysiologi, vol. 2. 2nd ed. New York: Raven Press; 1994. s. 3-105.
  45. Morys J, Sloniewski P, Narkiewicz O. Somatosensorisk framkallade potentialer efter skador på claustrum. Acta Physiol Pol 1988; 39: 475-83.
  46. Moseley ME, Glover GH. Funktionell MR-bildbehandling: förmågor och begränsningar. [Recension]. Neuroimaging Clin N är 1995: 5: 161-91.
  47. O'Brien CP, DiGiacomo JN, Fahn S, Schwarz GA. Mentala effekter av högdoserad levodopa. Arch Gen Psychiatry 1971; 24: 61-4.
  48. Ohnishi T, Matsuda H, Hashimoto T, Kunihiro T, Nishikawa M, Uema T, et al. Onormalt regionalt cerebral blodflöde i barndomsautism. Brain 2000; 123: 1838-44.
  49. Park K, Seo JJ, Kang HK, Ryu SB, Kim HJ, Jeong GW. En ny potential för blodsyresubstansberoende (BOLD) funktionell MR för utvärdering av cerebrala centra av penis erektion. Int J Impot Res 2001; 13: 73-81.
  50. Parsons LM, Egan G, Liotti M, Brannan S, Denton D, Shade R, et al. Neuroimaging bevis som medför cerebellum i upplevelsen av hyperkapnia och hunger för luft. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2041-6.
  51. Rauch SL, Jenike MA, Alpert NM, Baer L, Breiter HCR, Savage CR, et al. Regional cerebral blodflöde uppmätt under symptomprovokation i obsessiv-tvångssyndrom med användning av syrgas 15-märkt koldioxid- och positronutsläppstomografi. Arch Gen Psychiatry 1994; 51: 62-70.
  52. Redoute J, Stoleru S, Gregoire MC, Costes N, Cinotti L, Lavenne F, et al. Hjärnbearbetning av visuella sexuella stimuli hos mänskliga män. Hum Brain Mapp 2000; 11: 162-77.
  53. Robinson BW, Mishkin M. Alimentary svar på förekomst stimulans hos apor. Exp Brain Res 1968; 4: 330-66.
  54. Rosen RC, Riley A, Wagner G, Osterloh IH, Kirkpatrick J, Mishra A. Det internationella indexet för erektilfunktion (IIEF): en mångdimensionell skala för bedömning av erektil dysfunktion. Urologi 1997; 49: 822-30.
  55. Scott TR, Plata-Salaman CR, Smith VL, Giza BK. Gustal neurala kodning i apa cortex: stimulansintensitet. J Neurophysiol 1991; 65: 76-86.
  56. Smith-Swintosky VL, Plata-Salaman CR, Scott TR. Gustal neurala kodning i apa cortex: stimulans kvalitet. J Neurophysiol 1991; 66: 1156-65.
  57. Stoleru S, Gregoire MC, Gerard D, Decety J, Lafarge E, Cinotti L, et al. Neuroanatomiska korrelater av visuellt framkallad sexuell upphetsning hos män. Arch Sex Behav 1999; 28: 1-21.
  58. Talairach J, Tournoux P. Co-planar stereotaxisk atlas av den mänskliga hjärnan. Stuttgart: Thieme; 1988.

Visa abstrakt

Den stora och signifikanta aktiveringen i den högra insula / subinsulära regionen (inklusive klaustrummet) är påfallande liknar de upptäckter som rapporterats i PET-studier av manlig sexuell upphetsningStoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000). Medan insula har kopplats till motor-, vestibulära och språkfunktioner (Augustine, 1985) ligger den också i närheten av den sekundära somatosensoriska cortexen, och båda projekten tar emot och mottar prognoser från den senare (Augustine, 1996). Bevis från ett antal studier tyder på att insula är involverad i visceral sensorisk behandling, inklusive studier av smak (Scott et al,., 1991; Smith-Swintosky et al,., 1991) och esofageal stimulering via ballongdistention (Aziz et al,., 1995). Dessutom var bevis inklusive ökad rCBF i insula efter vibrotaktil stimulering (Burton et al,., 1993) har lett till slutsatsen att insula fungerar som ett somatosensoriskt bearbetningsområde (för en översikt, se Augustine, 1996). Sålunda kan aktivering observerad i insula i den föreliggande studien spegla somatosensorisk behandling och erkännande av erektion.

Vidare föreslår ytterligare bevis att man involverar rätt insula / claustrum i crossmodal informationsöverföring. I en PET-studie som undersökte den regionala neuroanatomiska grunden för sensorisk informationsöverföring mellan olika modaliteter (dvs. taktil och visuell) utsattes unga vuxna män för taktil-taktila, visuella och visuella förhållanden utöver ett kontrolltillstånd med hjälp av ellipsoider (Hadjikhani och Roland, 1998). I överensstämmelse med tidigare upptäckter (Horster et al,., 1989; Ettlinger och Wilson, 1990), visade resultaten att rätt insula-claustrum-regionen var entydigt involverad i crossmodal matchning, dvs i uppgifter som kräver att personer visuellt identifierar objekt som uppfattades genom att röra. Således våra resultat och de andra (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000) av claustrum / subinsular aktivering under upphetsning medan du tittar på erotiska videor kan återspegla crossmodal överföring av visuell ingång till föreställd taktil stimulering. Andra bevis som överensstämmer med denna hypotes kommer från data som samlats in från traumatiska hjärnskada patienter med minskad sexuell upphetsning vilket indikerar att nedsättning är förknippad med svårigheter att bilda och manipulera sexuellt uppväckande bilder (Crowe och Ponsford, 1999) och från individer med klaustrumskador som påvisade onormala somatosensoriska framkallade potentialer (Morys et al,., 1988).

Andra områden som aktiverades under tumescence var hypotalamus och i basala ganglierna, striatumet (dvs caudatkärnan och putamen). Ett stort antal djurstudier har kopplat hypotalamus till sexuellt svar. Bevis inkluderar studier som visar att lesioner i det mediala preoptiska området försämrar manliga copulatoriska beteenden hos alla arter som testas (för en översikt, se Meisel and Sachs, 1994) och att elektrisk stimulering av hypotalamus paraventrikulära kärna är associerad med erektion hos råtta (Chen et al,., 1997; McKenna et al,., 1997). I studier av människor har hypofysekresion av oxytocin från den paraventrikulära kärnan visat sig öka under sexuell upphetsning hos män och kvinnor (Carmichael et al,., 1987, 1994).

Dessutom projiceras dopamin både till hypothalamus och striatum från incertohypothalamiska området respektive substantia nigra. Bevis för att dopamin underlättar manligt sexuellt beteende är väsentlig. Exempelvis har dopaminagonister såsom apomorfin visat sig inducera erektion hos män med både normal och nedsatt erektilfunktion (Lal et al,., 1989), medan antipsykotika som minskar dopaminerg aktivitet är förknippade med erektil försämring (Marder och Meibach, 1994; Aizenberg et al,., 1995). En annan dopaminagonist, l-dopa, en medicin för Parkinsons sjukdom som i sig är associerad med 80-90% dopaminreduktioner i striatumen, har visat sig producera erektion hos män (Hyppa et al,., 1970; Bowers et al,., 1971; O'Brien et al,., 1971). Även om det finns flera dopaminsystem i centrala nervsystemet, har djurstudier kopplat både nigrostriatala och incertohypothalamiska dopaminsystem till sexuellt beteende (Hull et al,., 1986; Eaton et al,., 1991).

Aktivering i den främre cingulära cortexen, speciellt BA 24 och BA 32, var också associerad med tumescens. Det främre cingulatet är känt för att vara kopplat till uppmärksamhetsprocesser. Mer specifikt Devinsky och kollegor (Devinsky et al,., 1995) föreslog att BA 24 och BA 32 kan vägleda lyhördhet för nya miljöstimuli. Avvikelser i främre cingulatfunktionen har rapporterats hos patienter med tvångssyndrom (rök et al,., 1994), autism (Ohnishi et al,., 2000) och autismspektrumstörningar (kassör et al,., 2000), som alla kännetecknas av repetitivt beteende och svårigheter att flytta uppmärksamheten. Dock kan bidrag från det främre cingulatet till sexuellt svar också vara mer direkta. BA 24 och BA 32 är inblandade i att modulera autonoma och endokrina funktioner inklusive gonadal och binjursekretion (Devinsky et al,., 1995). Elektrisk stimulering till BA 24 har visat sig åstadkomma erektion hos apor (Robinson och Mishkin, 1968).

Aktivering under erektion observerades också i höger mitt temporal och mitt occipital gyri (BA 37/19). Mycket bevis tyder på att visuell bearbetning är en viktig funktion inom detta område. I en PET-studie med fokus på nya och välbekanta ord- och ansiktsstimuli rapporterades signifikant aktivering av höger halvklot i områdena 37 och 19 i de nya och välbekanta ansiktsförhållandena, men inte i något av ordens tillståndkim et al,., 1999). Andra data tyder på att BA 37/19 kan vara specifikt involverad i behandlingen av nya visuella stimuli. I en fMRI-undersökning som jämförde ansiktsuppfattning och minne med hjälp av ett upprepat ansikte, oupprepade nya ansikten, nonsens krypterade ansikten och en tom skärm, aktiverades områdena 37 och 19 signifikant under det nya ansiktsförhållandet men inte under jämförelsevillkorenClark et al,., 1998). På samma sätt som ansiktsbehandling, har våra deltagares visuella fokus sannolikt medfört en betydande funktion av abstraktion.

Till skillnad från de senaste PET-studierna av sexuell upphetsning (Stoleru et al,., 1999; Redoute et al,., 2000) avslöjade blockanalyser av data relativt få aktiveringar. Skillnader i experimentell design kan förklara denna avvikelse. Först, jämfört med vår undersökning, införde de senare studierna väsentligen längre tidsmässig åtskillnad mellan erotiska och icke-erotiska tillstånd (dvs. 15 min kontra 30-60 s). För det andra kan sportjämförelsestillståndet i vår studie ha varit en mer effektiv kontroll jämfört med humorförhållandena i PET-studierna. Även om det fanns vissa områden med överlappning hittade vi i stort sett väsentligt olika aktiveringsregioner jämfört med den publicerade fMRI-studien av manlig upphetsning (Park et al,., 2001). Detta kan bero på frånvaron av objektiv mätning av tumescence i studien av Park och kollegor (Park et al,., 2001), såväl som frånvaron av icke-neutrala visuella segment (t ex sport) för kontroll för generell upphetsning.

Det bör noteras att neuroimagingstudier av respiratorisk kontroll har avslöjat insulära, hypotalamiska och paralimbiska aktiveringar i studier av människor som genomgått andningsinduktion (Brannan et al,., 2001; Liotti et al,., 2001; Parsons et al,., 2001). De blygsamma men signifikanta korrelationerna vi observerade mellan turgiditet och andning (0.295 för video 1, 0.45 för video 2) introducerar möjligheten att vissa av de observerade förhållandena mellan hjärnaktivering och sexuell respons i vår studie kan vara andningsrelaterade. Med tanke på komplexiteten i hjärnfunktioner som är associerade med sexuellt svar och dataens korrelationsmässiga natur, kan vi dock inte med säkerhet ange vilka aktiveringar som primärt eller specifikt är sexuella och vilka relaterar till andra autonoma funktioner.

Trots att vi inte kan dra orsaker till släktingar beträffande hjärnbeteendeförhållanden, ger aktiveringsregionerna hypoteser om vilka områden i hjärnan, om de skadas, kan ge förändringar i sexuell funktion. Ytterligare studier av hjärnskadade patienter som rapporterar sådana förändringar kan ge ytterligare ljus på de exakta rollerna hos aktiverade regioner vid sexuell upphetsning. Dessutom var det potentiella bidraget från hormonella influenser (t ex testosteron) som medlare av sexuellt svar utanför ramen för föreliggande studie, men kan också bidra väsentligt till aktiveringen.

Den föreliggande studien undersökte specifikt neurala korrelater av sexuell upphetsning hos unga friska män. Av betydande intresse för framtida studier är hur dessa aktiveringar kan förändras som en funktion av ålder, och hur manliga och kvinnliga hjärnaktivering kan skilja sig. Med avseende på sådana skillnader rapporterade en nyligen genomförd 1.5 T-fMRI-studie av sex honorar aktiveringsställen i områden av thalamus, amygdala, främre temporal cortex, fusiform gyrus, sämre frontal gyrus och posterior temporala regioner (Maravilla et al,., 2000). Dessa aktiveringar överlappar varandra inte med de stora insulära / sub-insulära, cingulära och basala gangliaaktionerna som observerats i föreliggande studie. Ytterligare studier kommer att behövas för att avgöra om sådana avvikelser speglar kön eller paradigmskillnader i sexuell upphetsningsrelaterad hjärnaktivering.

Bekräftelse

Denna studie stöddes av ett bidrag från TAP Holdings, Inc.

Referensprojekt

  1. Aizenberg D, Zemishlany Z, Dorfman-Etrog P, Weizman A. Sexuell dysfunktion hos manliga schizofrena patienter. J Clin Psychiatry 1995; 56: 137-41.
  2. Augustine JR. Den insulära lobben i primater inklusive människor. Neurol Res 1985; 7: 2-10.
  3. Augustine JR. Kretskort och funktionella aspekter av den insulära loben i primater inklusive människor. [Recension]. Brain Res Rev 1996; 22: 229-44.
  4. Aziz Q, Furlong PL, Barlow J, Hobson A, Alani S, Bancewicz J, et al. Topografisk kartläggning av kortikala potentialer framkallade genom distension av den mänskliga proximala och distala matstrupen. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1995; 96: 219-28.
  5. Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry RC, Buchbinder BR, Weisskoff RM, Cohen MS, et al. Funktionell kartläggning av den mänskliga visuella cortexen genom magnetisk resonansbildning. Science 1991; 254: 716-9.
  6. Bentler PM. Heteroseksuell beteendebedömning. I. Män. Behav Res Ther 1968; 6: 21-5.
  7. Bowers MB, Van Woert M, Davis L. Sexuellt beteende under behandling med L-dopa för parkinsonism. Am J Psykiatri 1971; 127: 1691-3.
  8. Brannan S, Liotti M, Egan G, Shade R, Madden L, Robillard R, et al. Neuroimaging av cerebrala aktiveringar och deaktioner associerade med hyperkapnia och hunger för luft. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2029-34.
  9. Burton H, Videen TO, Raichle ME. Taktil-vibrationsaktiverad foci i insulär och parietal-opercular cortex studerad med positron-emissionstomografi: kartläggning av det andra somatosensoriska området hos människor. Somatosens Mot Res 1993; 10: 297-308.
  10. Carmichael MS, Humbert R, Dixen J, Palmisano G, Greenleaf W, Davidson JM. Plasmaoxytocin ökar i det mänskliga sexuella svaret. J Clin Endocrinol Metab 1987; 64: 27-31.
  11. Carmichael MS, Warburton VL, Dixen J, Davidson JM. Förhållanden mellan kardiovaskulära, muskulära och oxytocinreaktioner vid mänsklig sexuell aktivitet. Arch Sex Behav 1994; 23: 59-79.
  12. Chen KK, Chan SH, Chang LS, Chan JY. Deltagande av paraventrikulära kärnor av hypotalamus vid central reglering av penile erektion i råtta. J Urol 1997; 158: 238-44.
  13. Clark VP, Maisog JM, Haxby JV. fMRI-studie av ansiktsuppfattning och minne med hjälp av slumpmässiga stimulanssekvenser. J Neurophysiol 1998; 79: 3257-65.
  14. Crowe SF, Ponsford J. Rollen av bildspråk i sexuella upphetsningsstörningar hos den traumatiskt hjärnskadade individen. Brain Inj 1999; 13: 347-54.
  15. Derogatis LR. SCL-90-R: administrations-, poäng- och procedurhandbok, vol. 2. Towson (MD): Klinisk psykometrisk forskning; 1983.
  16. Devinsky O, Morrell MJ, Vogt BA. Bidrag från främre cingulära cortex till beteende. [Recension]. Brain 1995; 118: 279-306.
  17. Eaton RC, Markowski VP, Lumley LA, Thompson JT, Moses J, Hull EM. D2-receptorer i den paraventrikulära kärnan reglerar genitala svar och copulering hos hanrotter. Pharmacol Biochem Behav 1991; 39: 177-81.
  18. Engel SA, Rumelhart DE, Wandell BA, Lee AT, Glover GH, Chichilnisky EJ, et al. fMRI av human visuell cortex. Nature 1994; 369: 525.
  19. Ettlinger G, Wilson WA. Korsmodal prestanda: Beteendeprocesser, fylogenetiska överväganden och neurala mekanismer. [Recension]. Behav Brain Res 1990; 40: 169-92.
  20. Första MB, Spitzer RL, Gibbons M, Williams JB. Den strukturerade kliniska intervjun för DSM-IV axel 1-störningar. New York: New York State Psychiatric Institute, Biometrics Research Department; 1996.
  21. Friston KJ, Worsley KJ, Frackowiak RSJ, Mazziotta JC, Evans AC. Bedömning av betydelsen av fokala aktiveringar med hjälp av deras rumsliga utsträckning. Hum Brain Mapp 1994; 1: 210-20.
  22. Friston KJ, Ashburner J, Frith CD, Poline JB, Heather JD, Frackowiak RSJ. Rumsregistrering och normalisering av bilder. Hum Brain Mapp 1995a; 3: 165-89.
  23. Friston KJ, Holmes AP, Worsley KJ, Poline JB, Frith CD, Frackowiak RSJ. Statistiska parametriska kartor i funktionell bildbehandling: ett allmänt linjärt tillvägagångssätt. Hum Brain Mapp 1995b; 2: 189-210.
  24. Glover och Lai. Självnavigerad spiral fMRI: interleaved vs single-shot. Mag Reson Med 1998; 39: 361-8.
  25. Garrett AS, Maddock RJ. Tidskurs för det subjektiva emotionella svaret på aversiva bilder: relevans för fMRI-studier. Psykiatri Res 2001; 108: 39-48.
  26. Hadjikhani N, Roland PE. Korsmodal överföring av information mellan de taktila och de visuella representationerna i den mänskliga hjärnan: en positronemissionstomografisk studie. J Neurosci 1998; 18: 1072-84.
  27. Haznedar MM, Buchsbaum MS, Wei T-C, Hof PR, Cartwright C, Bienstock CA, et al. Limbic kretslopp hos patienter med autismspektrum störningar studerade med positron emission tomografi och magnetisk resonans bildbehandling. Am J Psykiatri 2000; 157: 1994-2001.
  28. Holmes AP, Friston KJ. Allmänlighet, slumpmässiga effekter och befolkningsinferens. Neuroimage 1998; 7 (4 Pt 2): S754.
  29. Hoon EF, Joon PW, Wincze JP. En inventering för mätning av kvinnlig sexuell väcklighet: SAI. Arch Sex Behav 1976; 5: 269-74.
  30. Horster W, Floder A, Schuster B, Ettlinger G, Skreczek W, Hesse W. De neurala strukturerna involverade i crossmodal recognition och taktile diskrimineringsprestanda: en undersökning med hjälp av 2-DG. Behav Brain Res 1989; 333: 209-27.
  31. Hull EM, Bitran D, Pehek EA, Warner RK, Band LC, Holmes GM. Dopaminerg kontroll av manlig könsbeteende hos råttor: effekter av en intraracerebralt infunderad agonist. Brain Res 1986; 370: 73-81.
  32. Hyppa M, Rinne UK, Sonninen V. Den aktiva effekten av l-dopa behandling på sexuella funktioner och dess experimentella bakgrund. Acta Neurol Scand 1970; 46 Suppl 43: 223.
  33. Jack CR, Thompson RM, Butts RK, Sharbrough FW, Kelly PJ, Hanson DP, et al. Sensory motor cortex: korrelation av presurgisk kartläggning med funktionell MR-bildbehandling och invasiv kortikal mapping. Radiologi 1994; 190: 85-92.
  34. Kim SG, Ashe J, Hendrich K, Ellermann JM, Merkle H, Ugurbil K, et al. Funktionell magnetisk resonansavbildning av motorcortex: hemisfärisk asymmetri och handedness. Science 1993; 261: 615-7.
  35. Kim JJ, Andreasen NC, O'Leary DS, Wiser AK, Ponto LL, Watkins GL, et al. Direkt jämförelse av de neurala substraten av igenkänningsminne för ord och ansikten. Brain 1999; 122: 1069-83.
  36. Koukounas E, Over R. Manlig sexuell upphetsning framkallad av film och fantasi matchad i innehållet. Aust J Psychol 1997; 49: 1-5.
  37. Lal S, Tesfaye Y, Thavundayil JX, Thompson TR, Kiely ME, Nair NP, et al. Apomorfin: kliniska studier på erektil impotens och gäspning. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry 1989; 13: 329-39.
  38. Liotti M, Brannan S, Egan G, Shade R, Madden L, Abplanalp B, et al. Hjärnansvar i samband med medvetslöshet (luftsjung). Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2035-40.
  39. Lue TF. Erektil dysfunktion. [Recension]. Ny Engl J Med 2000; 342: 1802-13.
  40. Maravilla KR, Deliganis AV, Heiman J, Fisher D, Carter W, Weisskoff R, et al. BOLD fMRI-utvärdering av normalt kvinnligt sexuellt upphetsningssvar: platser för cerebral aktivering korrelerade med subjektiva och objektiva upphetsningsåtgärder. Proc Int Soc Magn Reson Med 2000; 8: 918.
  41. Marder SR, Meibach RC. Risperidon vid behandling av schizofreni. Am J Psykiatri 1994; 151: 825-835.
  42. McKenna K. Hjärnan är huvudorganet i sexuell funktion: Central nervsystemet kontrollerar manlig och kvinnlig sexuell funktion. [Recension]. Int J Impot Res 1999; 11 Suppl 1: S48-55.
  43. McKenna KE, Giuliano, F, Rampin O, Bernabe J. Elektrisk stimulering av den paraventrikulära kärnan (PVN) inducerar penile erektion och ejakulation i råttan [abstrakt]. Soc Neurosci Abstr 1997; 23: 1520.
  44. Meisel RL, Sachs BD. Fysiologin av manligt sexuellt beteende. I: Knobil E, Neill JD redaktörer. Reproduktionens fysiologi, vol. 2. 2nd ed. New York: Raven Press; 1994. s. 3-105.
  45. Morys J, Sloniewski P, Narkiewicz O. Somatosensorisk framkallade potentialer efter skador på claustrum. Acta Physiol Pol 1988; 39: 475-83.
  46. Moseley ME, Glover GH. Funktionell MR-bildbehandling: förmågor och begränsningar. [Recension]. Neuroimaging Clin N är 1995: 5: 161-91.
  47. O'Brien CP, DiGiacomo JN, Fahn S, Schwarz GA. Mentala effekter av högdoserad levodopa. Arch Gen Psychiatry 1971; 24: 61-4.
  48. Ohnishi T, Matsuda H, Hashimoto T, Kunihiro T, Nishikawa M, Uema T, et al. Onormalt regionalt cerebral blodflöde i barndomsautism. Brain 2000; 123: 1838-44.
  49. Park K, Seo JJ, Kang HK, Ryu SB, Kim HJ, Jeong GW. En ny potential för blodsyresubstansberoende (BOLD) funktionell MR för utvärdering av cerebrala centra av penis erektion. Int J Impot Res 2001; 13: 73-81.
  50. Parsons LM, Egan G, Liotti M, Brannan S, Denton D, Shade R, et al. Neuroimaging bevis som medför cerebellum i upplevelsen av hyperkapnia och hunger för luft. Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98: 2041-6.
  51. Rauch SL, Jenike MA, Alpert NM, Baer L, Breiter HCR, Savage CR, et al. Regional cerebral blodflöde uppmätt under symptomprovokation i obsessiv-tvångssyndrom med användning av syrgas 15-märkt koldioxid- och positronutsläppstomografi. Arch Gen Psychiatry 1994; 51: 62-70.
  52. Redoute J, Stoleru S, Gregoire MC, Costes N, Cinotti L, Lavenne F, et al. Hjärnbearbetning av visuella sexuella stimuli hos mänskliga män. Hum Brain Mapp 2000; 11: 162-77.
  53. Robinson BW, Mishkin M. Alimentary svar på förekomst stimulans hos apor. Exp Brain Res 1968; 4: 330-66.
  54. Rosen RC, Riley A, Wagner G, Osterloh IH, Kirkpatrick J, Mishra A. Det internationella indexet för erektilfunktion (IIEF): en mångdimensionell skala för bedömning av erektil dysfunktion. Urologi 1997; 49: 822-30.
  55. Scott TR, Plata-Salaman CR, Smith VL, Giza BK. Gustal neurala kodning i apa cortex: stimulansintensitet. J Neurophysiol 1991; 65: 76-86.
  56. Smith-Swintosky VL, Plata-Salaman CR, Scott TR. Gustal neurala kodning i apa cortex: stimulans kvalitet. J Neurophysiol 1991; 66: 1156-65.
  57. Stoleru S, Gregoire MC, Gerard D, Decety J, Lafarge E, Cinotti L, et al. Neuroanatomiska korrelater av visuellt framkallad sexuell upphetsning hos män. Arch Sex Behav 1999; 28: 1-21.
  58. Talairach J, Tournoux P. Co-planar stereotaxisk atlas av den mänskliga hjärnan. Stuttgart: Thieme; 1988.

Visa abstrakt