Hjärnaktivering genom visuella erotiska stimuli hos friska medelålders män (2006)

Abstrakt

Syftet med föreliggande studie var att identifiera hjärncentra, vars aktivitetsförändringar är relaterade till erotiska visuella stimuli hos friska, heterosexuella, medelålders män. Tio heteroseksuella högerhäntade män med normal sexuell funktion ingick i den aktuella studien (medelålder 52 år, intervall 46-55). Alla potentiella ämnen screenades under 1 h intervju och uppmuntrades att fylla i frågeformulär, inklusive den Korta Male Sexual Function Inventory. Alla ämnen med en historia av sexuell upphetsning eller erektil dysfunktion uteslutes.

Vi utförde funktionell hjärnmagnetisk resonansavbildning (fMRI) hos manliga volontärer när en alternativt kombinerad erotisk och nonerotisk film spelades för 14 min och 9 s. Than större områden av aktivering associerad med sexuell upphetsning till visuella stimuli var occipitotemporal område, anterior cingulate gyrus, insula, orbitofrontal cortex, caudate kärna.

Emellertid hypotalamus och thalamus aktiverades inte. Vi föreslår att icke-aktivering av hypotalamus och talamus hos medelålders män kan vara ansvarig för den mindre fysiologiska upphetsningen som svar på erotiska visuella stimuli.

Beskrivning

Med utvecklingen av funktionella bildtekniker som positronutsläppstomografi (PET) eller funktionell magnetisk resonansbildning (fMRI) samlas kunskapen om hjärnans substrat för det sexuella svaret.^{1, 2} Park et al.³ hade undersökt förhållanden mellan hjärnaktivering och sexuellt svar hos 12 unga män (medelålder = 23 år) med normal sexuell funktion. De rapporterade att de aktiverade hjärnområdena med erotiska visuella stimuli var sämre främre lob, cingulate gyrus, insula, corpus callosum, caudate kärna, globus pallidus, sämre temporal lob och thalamus. Arnow et al.² utvecklat 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. Huvudområdena för aktivering associerad med tumescens var rätt insula / subinsulära region, inklusive klaufrummet, caudatkärnan, putamen, cingulate gyrus, occipito-temporal area och hypothalamus. En studie jämförde könsskillnader i sexuella stimuli visade att endast för de manliga individerna hade en signifikant aktivering av hypotalamus.⁴ Även om förståelsen för hjärnans substrat för sexuell upphetsning har ökat mycket som dessa studier var ämnet av alla studier begränsat till unga vuxna. Eftersom sexuell dysfunktion är mycket utbredd hos äldre män än yngre, bör det belysas de åldringsrelaterade förändringarna av hjärnaktivering genom sexuella stimuli.⁵ För att identifiera hjärnregioner där funktionella störningar stör störningen av sexuell upphetsning hos patienter med sexuella upphetsningsproblem, skulle en studie som undersöker hjärnaktivering hos medelålders män behövas.

Syftet med föreliggande studie var att identifiera hjärncentra, vars aktivitetsförändringar är relaterade till erotiska visuella stimuli hos friska, heterosexuella medelålders män. I jämförelse med de resultat som rapporterats i de funktionella neuroimagingstudierna hos unga män, skulle olika hjärnaktiveringsprofiler förväntas.^{2, 3, 4}

Överst på sidan

Metoder

Ämnen

Tio heteroseksuella högerhäntade män med normal sexuell funktion ingick i den föreliggande studien (medelålder 52 år, intervall 46-55). Alla potentiella ämnen screenades under 1-h-intervjun och uppmuntrades att fylla i frågeformulär, inklusive den Korta Male Sexual Function Inventory (Tabell 1).⁶

Tabell 1 - Kort inventering av manlig sexuell funktion.

Fullbord

Frånvaron av fysiska störningar och någon farmakologisk behandling kontrollerades genom en medicinsk undersökning. Studiedesignen förklarades i detalj och de utvalda ämnena läste och undertecknade informerat samtycke innan de gick in i studien. Alla försökspersoner med en historia av sexuell upphetsning eller erektil dysfunktion exkluderades. Studieprotokollet godkändes av den institutionella granskningsnämnden vid St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea.

Aktiveringsstimuli och MRI-bildförvärv

Vi presenterade ett filmklipp för ämnena, som varade i 14 minuter och 9 sekunder. Detta klipp bestod av alternerande segment av avslappnande scener (R), sporthöjdpunkter (S) eller sexuellt upphetsande erotiska scener (E) i följande ordning: S, R, E, R, E, R, S, R, S, R och E. De respektive tiderna för dessa segment i sekunder var: 129, 60, 120, 30, 120, 30, 120, 30, 60, 30 och 120 (s). 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 ungefär 15 s, var S- och E-segmenten inte sammanhängande och separerades med minst 30 s R.⁷ Innehållet i de erotiska segmenten omfattade fyra typer av sexuella aktiviteter: samlag, samlag med kvinnan i överlägsen position, fellatio och samlag med mannen i överlägsen position. Av åtta olika sexuellt aktivitetsbildade filmer var dessa fyra aktiviteter associerade med den högsta nivån av upplevd sexuell upphetsning och penile erektion i ett urval av 40 friska män. Slutligen, för att kontrollera eventuell förväntningseffekt, informerades inte ämnen om ordering av segment.

Under fMRI-sessioner presenterades filmklippen för ämnena genom en spegel som ligger högst upp på huvudspolen som tar emot videobilder från utsidan av magnetrummet. Ekoplanära bilder (EPI) förvärvades på 1.5 T MR-system (Magentom Vision Plus, Siemens, Erlangen, Tyskland). Trettio skivor (5 mm tjocka) förvärvades var 3.106 s i ett lutande axiellt plan, i linje med AC-PC-axeln. Dessa T2-viktade funktionella bilder förvärvades med användning av en EPI-pulssekvens (TR = 0.6 ms, TE = 60 ms, Flip 90, FOV = 240 mm, Matris = 64 64). Efter funktionell skanning förvärvades högupplösta data via en T1-vägd 3D-volymupptagning erhållen med en gradientekspuls (TR = 9.7 ms, TE = 4 ms, Flip = 12, FOV = 240 mm, Matris = 200 256).

Data analyserades med hjälp av Statistisk parametrisk kartläggning (SPM99, Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, Storbritannien). Skanningar justerades om och normaliserades rumsligt med MNI-mallen (Montreal Neurological Institute). Bilder sammanfölls sedan i rymden med en 3D-isotop Gauss-kärna (fullbredd vid halvmaximum, FWHM, 8 mm) för att förbättra signal-brusförhållandet och för att tillgodose kvarvarande variationer i funktionell neuroantomi som vanligtvis kvarstår mellan ämnen efter rumslig normalisering. Effekter vid varje voxel uppskattades med den allmänna linjära modellen. Voxel-värden för varje kontrast gav en statistisk parametrisk karta över t statistik (SPMt), därefter transformerad till enhetens normala fördelning, SPM {Z}. En '' random-effects model '' implementerades för att producera E (erotik) minus N (neutrala) kontraster. Denna modell är implementerad inom SPM99 med användning av en flerstegsstrategi.

Hypotalamus, thalamus, anterior cingulate gyrus, occipitotemporal cortex, anterior temporal cortex, parietal cortex, amygdala, hippocampalbildning, orbitofrontal cortex, ventralstriatum, claustrum, kärnan accumbens, parietal lobules har alla visat sig reagera på sexuellt explicita filmer hos manliga ämnen.^{2, 3, 4, 8} För varje av de ovan nämnda hjärnområdena beräknades en uppsättning koordinater genom att ta medelvärdet för varje ortogonal axel X, Y och Z av rapporterade Talairach-koordinater.⁹ Förutbestämda regioner av intresse (ROI) begränsades av sfärer med en radie av 9 mm och för centrum, de beräknade genomsnittliga rapporterade koordinaterna. För dessa priori-avkastningar sattes höjdtröskeln till P<0.001 (z= 3.09), okorrigerad för flera jämförelser. För andra hjärnområden bestämdes höjdsgränsen till P<0.05, korrigerad för flera jämförelser.

Överst på sidan

Resultat

När den blodsubstansberoende (BOLD) -aktiviteten associerad med visning av det emotionellt neutrala filmsegmentet (S) subtraherades från det som associerades med att betrakta det erotiska segmentet (E), var signifikant (P<0001, okorrigerade) aktiveringsplatser listas i Tabell 2 och illustreras i Figurer 1 och 2. De viktigaste områdena för aktivering associerad med sexuell upphetsning till visuella stimuli var occipitotemporal område, anterior cingulate gyrus, insula, orbitofrontal cortex, caudat kärna. Hypotalamus och talamus aktiverades dock inte.

Figur 1.

Hjärnområden vars aktivering var relaterad till erotiska-visuella stimuli hos friska medelålders manliga personer (grupperade gruppdata, N= 10).

Fullständig figur och legend (162K)

Figur 2.

Axial syn på aktiverade hjärnområden genom erotiska visuella stimuli hos friska medelålders manliga personer (sammanslagna gruppdata, N= 10).

Fullständig figur och legend (355K)

Tabell 2 - Hjärnregioner med differentiell aktivitet som svar på sexuellt uttryckliga och känslomässigt neutrala visuella stimuli hos friska medelålders manliga ämnen (samlade gruppdata, N= 10).

Fullbord

Diskussion

Det har föreslagits att mänsklig sexuell upphetsning, som vanligen utlöses av yttre stimuli eller endogena faktorer, är en multidimensionell upplevelse som består av fyra nära sammanhängande och koordinerade komponenter: kognitiv, emotionell, motivational och fysiologisk.^{8, 10}

I den aktuella studien var de huvudsakliga aktiveringsområdena associerade med sexuell upphetsning till visuella stimuli occipitotemporala områden, anterior cingulate gyrus, insula, orbitofrontal cortex, caudat kärna. Hypotalamus och talamus aktiverades dock inte. Aktivering av det ockipitotemporala området överensstämmer med resultaten av den senaste funktionella studien, där emotionellt belastade visuella stimuli framkallade ökad aktivering i denna kortikala region.^{11, 12} Reiman et al.¹³ gav några bevis på att den främre cingulära gyrus är involverad i den medvetna upplevelsen av känslor. I funktionell neuroimagingstudie var aktiveringen av främre cingulära gyrus starkt korrelerad med nivåerna av upplevd sexuell upphetsning, som var relaterade till den uppfattade strävan att utföra sexuella handlingar.⁸ Dessa resultat har replikerats i följande studier med användning av fMRI.^{2, 3, 4} Orbitofrontal cortex har visat sig vara inblandad i representationen av belöningar.¹⁴ Redoute et al.⁸ föreslog att den orbitofrontala aktiveringen som noterades i sin PET-studie kunde ha varit relaterad till representationen av de trevliga kroppsliga förnimmelser som inducerades av penis tumescence.

I den föreliggande studien aktiverades inte thalamus och hypothalamus. Afferent stimuli dirigeras till cortex via thalamus som reglerar flödet av sensorisk information. Intressant är att thalamus representerar ett nav där något område i cortex kan kommunicera med andra hjärnregioner. Denna omfattande thalamocortical inter-connectivity har teoretiserats för att utgöra en neurell grund för medveten medvetenhet.¹⁵ Om denna hypotes var korrekt skulle thalamus vara inblandad i den kognitiva dimensionen av sexuell upphetsning. En av de viktigaste talamokortiska sammankopplingarna är cortico-striato-thalamokortikalkurcuit. Projektioner från den orbitofrontala cortexen via caudatkärnan, vilka båda betraktas som hämmande system, menas att mediera kontextrelaterade operationer och responsinhibering.¹⁶ I ljuset av en sådan uppfattning kan icke-aktivering av talamus och aktivering av orbitofrontal cortex och caudatkärna i denna studie antyda att medelålders män blir mer inhiberade av thalamokortisk sammankoppling och sedan mindre väckt till de visuella sexuella stimuli än unga. Ett stort antal studier har kopplat hypotalamus till sexuellt svar. Neuroanatomically påverkar lesionerna i den mediala preoptiska delen av hypotalamus det manliga copulatoriska beteendet hos alla arter som testats,¹⁷ och elektrisk stimulering av den paraventrikulära kärnan i hypotalamus är associerad med erektion hos råttor.¹⁸ Dessutom stimulerar neurokemiskt direkt injektion av apomorfin, dopaminagonist, in i paraventrikulärkärnan erektioner hos råtta.¹⁹ Redoute et al.⁸ visade en korrelation mellan aktivering i hypotalamus och åtgärder av penile tumescence i PET-studien. Arnow et al.² rapporterade också liknande resultat i fMRI-studien. Intressant, Karama et al.⁴ rapporterade att hypotalamusen var mindre aktiverad hos honan än hos han som svar på visuella sexuella stimuli och föreslog att kvinnliga personer var fysiologiskt mindre väckta än manliga personer. Yang²⁰ undersökte hjärnaktivering till de visuella sexuella stimuli hos deprimerade patienter med sexuell dysfunktion och rapporterade att hypotalamus och talamus var mindre aktiverade än normal kontrollgrupp. Baserat på de resultat som nämnts ovan föreslår hypotalamisk icke-aktivering i denna studie för medelålders män att dessa ämnen var fysiologiskt mindre uppvuxna som svar på de erotiska visuella stimuli. Även om bevis för sådana hämmande mekanismer över hypotalamus har varit i stort sett indirekta och har fått mycket mindre uppmärksamhet än excitatoriska mekanismer, har ett nyligen genomfört försök att lokalisera specifika sexuella hämmande effekter av serotonin en inhiberande roll i det laterala hypotalamiska området.²¹ Detta överensstämmer med de väletablerade hämmande effekterna av specifika serotoninåterupptagshämmare (SSRI) på sexuellt svar.²²

Med tanke på omfattande sammankoppling av hjärnan och 'dubbel kontroll'-modell över sexuellt svar, kan en av mekanismerna för icke-aktivering i talamus och hypotalamus, som är kända som primitivt centrum för sexuell upphetsning, vara överdriven hämning av det hämmande systemet.

När det gäller begränsningarna i studien bör det först noteras att vi hade studerat endast medelålders män och ung kontrollgrupp inte inkluderades. Eftersom vår studieutformning (t.ex. den varaktiga tiden för erotiska och neutrala filmsegment) var mycket lik de tidigare arbetena för de unga, skulle det vara möjligt att jämföra varandra indirekt.^{2, 4} För att styra variabiliteten hos funktionell bildforskning bör jämförelsestudien för medelålders och ungdomar samtidigt behövas. För det andra kunde vi inte direkt demonstrera interkonnektiviteten hos vissa hjärnregioner som innefattar excitatoriska och hämmande system. Således bör våra tolkningar betraktas som en hypotes som ska testas i framtiden, mer direkt studie inriktad på dessa hjärnkretsar. En annan begränsning gäller bristen på objektiva åtgärder av den sexuella upphetsningen, såsom penile tumescence.

Överst på sidan

Slutsatser

Vi har identifierat med hjälp av fMRI, för första gången, den funktionella neuroanatomin i hjärnan i samband med sexuell upphetsning hos medelålders män. Resultatet var aktiveringen av occipitotemporal gyrus, anterior cingulate gyrus, orbitofrontal cortex och nonactivation av hypothalamus och thalamus. Vi föreslår att icke-aktivering av hypotalamus och talamus hos medelålders män kan vara ansvarig för den mindre fysiologiska upphetsningen som svar på erotiska visuella stimuli.

Överst på sidan

Referensprojekt

1. Moseley ME, Glover GH. Funktionell MR-avbildning: funktioner och begränsningar. Neuroimaging Clin N Am 1995; 5: 161–191. | PubMed | ChemPort |
2. Arnow BA, Desmond JE, Banner LL, Glover GH, Solomon A, Polan ML et al,. Hjärnaktivering och sexuell upphetsning hos friska, heterosexuella män. Hjärnan 2002; 125: 1014–1023. | Artikeln | PubMed | ISI |
3. Park K, Seo JJ, Kang HK, Ryu SB, Kim HJ, Jeong GW. En ny potential för blodsyresättningsnivåberoende (BOLD) funktionell MR för utvärdering av cerebrala centra för penis erektion. Int J Impot Res 2001; 13: 73–81. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
4. Karama S, Lecours AR, Leroux JM, Bourgouin P, Beaudoin G, Joubert S et al,. Områden för hjärnaktivering hos män och kvinnor under visning av erotiska filmutdrag. Human Brain Mapping 2002; 16: 1–13. | Artikeln | PubMed | ISI |
5. Braun M, Wassmer G, Klotz T, Reifenrath B, Mathers M, Engelmann U. Epidemiologi av erektil dysfunktion: resultat av 'Kölns manundersökning'. Int J Impot Res 2000; 12: 305–311. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
6. O'Leary MP, Fowler FJ, Lenderking WR, Barber B, Sagnier PP, Guess HA et al,. En kort inventering av manlig sexuell funktion för urologi. Urologi 1995; 46 (5): 697–706. | PubMed | ISI | ChemPort |
7. Garrett AS, Maddock RJ. Tidsförlopp för det subjektiva känslomässiga svaret på aversiva bilder: relevans för fMRI-studier. Psychiatry Res 2001; 108: 39–48. | PubMed | ISI | ChemPort |
8. Redoute J, Stoleru S, Gregoire MC, Costes N, Cinotti L, Lavenne F et al,. Hjärnbearbetning av visuella sexuella stimuli hos mänskliga män. Hum Brain Mapping 2000; 11: 162–177. | Artikeln | ISI | ChemPort |
9. Talairach J, Tournoux P. Co-planar Stereotaxisk Atlas av den mänskliga hjärnan. Stuttgart: Thieme, 1988.
10. 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. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
11. Lane RD, Reiman EM, Ahern GL, Schwartz GE, Davidson RJ. Neuroanatomiska korrelater av lycka, sorg och avsky. Am J Psychiatry 1997; 154: 926–933. | PubMed | ISI | ChemPort |
12. Beauregard M. Den funktionella neuroanatomin av nöjen, avsky och sexuell upphetsning. I: 4th International Conference on Functional Mapping of the Human Brain. Montreal, Kanada, 1988, p 7.
13. Reiman EM, Lane RD, Ahern GL, Schwartz GE, Davidson RJ, Friston KJ. Neuroanatomiska korrelerar av yttre och internt genererade mänskliga känslor. Am J Psychiatry 1997; 154: 918–925. | PubMed | ISI | ChemPort |
14. Francis S, Rolls ET, Bowtell R, McGlone F, O'Doherty J, Browning A et al,. Representationen av behaglig beröring i hjärnan och dess förhållande till smak och doftområden. Neuroreport 1999; 10: 453–459. | PubMed | ISI | ChemPort |
15. Linas R, Ribary U, Contreras D, Pedroarena C. Den neuronala grunden för medvetande. Philos Trans R Soc London B Biol Sci 1998; 353: 1841–1849. | Artikeln | PubMed |
16. Stein DJ, Hollander E. Textbook of Angst Disorders. American Psychiatric Publishing, Inc .: Washington, DC, 2002, 194p.
17. Meisel RL. Effekter av uppfostringsförhållanden efter avvänjning på återhämtning av copulatoriskt beteende från lesioner i det mediala preoptiska området hos råttor. Dev Psychobiol 1982; 15: 331–338. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
18. Chen KK, Chan SH, Chang LS, Chan JY. Deltagande av paraventrikulär kärna av hypothalamus i central reglering av penilexektion hos råtta. J Urol 1997; 158: 238–244. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
19. Argiolas A, Melis MR. Central kontroll av penis erektion: rollen för den paraventrikulära kärnan i hypothalamus. Prog Neurobiol 2005; 76: 1–21. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |
20. Yang JC. Funktionell neuroanatomi hos deprimerade patienter med sexuell dysfunktion: Oxygenationsnivå beroende av funktionell MR-avbildning. Koreanska J Radiol 2004; 5: 87–95. | PubMed | ISI |
21. Lorrain DS, Matuszewich L, Friedman R, Hull EM. Extracellulärt serotonin i det laterala hypotalamområdet ökar under postejakulatoriskt intervall och försämrar sampulationen hos hanråttor. J Neurosci 1997; 17: 9361–9366. | PubMed | ISI | ChemPort |
22. Hull EM, Lorrain DS, Du J, Matuszewich L, Lumley LA, Putnam SK, Moses J.Hormon-neurotransmittor interaktioner vid kontroll av sexuellt beteende. Behav Brain Res 1999; 105: 105–116. | Artikeln | PubMed | ISI | ChemPort |

Överst på sidan

Tack

Detta arbete stöddes av bidrag nr R01-2003-000-10432-0 från Korea Research & Engineering Foundation grundforskningsprogram.