Синхронний моніторинг гемодинамічної реакції в переднеболістній корі та статевих органах під час сексуального збудження з використанням ближньої інфрачервоної спектроскопії (2018)

Коментарі: Найпопулярніші порномани заявляють, що перегляд природи не відрізняється неврологічно від перегляду порно. Звичайно, це твердження є дурницею - як показує це дослідження.

Євгеній Кім, MSc, Сунчул Кім, MSc, Філіпс В. Цефонія, MSc, Сонгюн Лі, Доктор філософії, Eloise Anguluan, MSc, Парк Квансун, MD, PhD, Jae Gwan Кім, К.т.н.

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

абстрактний

фон

Моніторинг активності мозку, а також відповідь на статеві органи на статеву стимуляцію може відігравати важливу роль у розумінні механізмів сексуального збудження, які лежать в основі, а також у діагностиці еректильної дисфункції. У ряді досліджень спостерігається активність мозку, що відповідає сексуальним стимулам, але лише кілька досліджень показали одночасне вимірювання активації мозку і відповіді на пеніс.

Мета

Запровадити близьку інфрачервону спектроскопію (NIRS) як портативну, легко впроваджувану та дешеву техніку для одночасного реєстрації активності мозку та гемодинаміки в статевих органах під час сексуального збудження.

Методи

Гемодинамічні вимірювання 15 здорових чоловіків були отримані за допомогою саморобної системи NIRS. У початковому експерименті гемодинаміку в передній частині кори (N = 10) вимірювали під час зорової сексуальної стимуляції (VSS) та нейтральної зорової стимуляції (NVS) для виявлення мозкової активності, пов’язаної із сексуальним збудженням. У наступному експерименті одночасно вимірювали гемодинаміку головного мозку та пеніса (N = 5), використовуючи NIRS під час VSS та NVS.

результати

Перед-фронтальна кора показала активність, пов'язану з VSS, але не NVS. Одночасні вимірювання показали відповідне збільшення концентрації кисню та деоксигенированного гемоглобіну в пенісі, що свідчить про збільшення обсягу крові, пов'язаного з сексуальним збудженням у здорових чоловіків. Середні затримки відповіді 4 секунд спостерігалися в гемодинамічних змінах між мозком і статевим органом.

Висновок

У цьому попередньому дослідженні ми представили систему NIRS, здатну не тільки виявляти церебральні гемодинамічні зміни, пов'язані з сексуальним збудженням, але й одночасне вимірювання гемодинаміки статевого члена. Ми вважаємо, що система NIRS може бути потенційною технікою для доповнення поля сексуальної медицини і може бути розширена далі для діагностики еректильної дисфункції.

Kim E, Kim S, Zephaniah P, et al. Одночасний моніторинг гемодинамічної реакції в передфронтальній корі та статевих органах під час сексуального збудження за допомогою інфрачервоної спектроскопії. Sex Med 2018; XX: XXX – XXX.

Ключові слова:

Близько інфрачервона спектроскопія, Гемодинаміка, Попередня лобова кора, Візуальна сексуальна стимуляція, Еректильна дисфункція

Вступ

Неможливість досягти адекватної ерекції, достатньої для виконання статевого акту, відома як еректильна дисфункція (ЕД), призводить до значного негативного впливу на якість життя. Ряд психологічних розладів може сприяти розвитку ЕД, таких як стрес, депресія та тривожність. Крім того, він також може бути одним з перших проявів тяжкого фізичного захворювання, що лежить в основі, включаючи діабет, розсіяний склероз або серцево-судинні порушення. Таким чином, розрізнення між психологічним і органічним походженням ЕД є критичним завданням для клініциста.

Нормальне сексуальне збудження включає ряд фізіологічних реакцій, серед яких ерекція статевого члена є найбільш остаточним відповіддю в чоловічому організмі. Також було показано, що під час сексуального збудження існує нервова реакція, яка може вказувати на психологічну роль у процесі збудження. Оскільки психологічний аспект може бути виявлений шляхом вимірювання активності мозку, численні дослідження намагалися зрозуміти функцію мозку під час сексуального збудження. Результати цих досліджень пов'язують сексуальне збудження з багатьма глибокими мозковими і корковими структурами у нормальних здорових чоловіків1, 2, 3 припускаючи, що сексуальне збудження є дійсно складним нейронним процесом. Більшість досліджень використовували позитронно-емісійну томографію (ПЕТ) або функціональну магнітно-резонансну томографію (ФМР) для спостереження реакції мозку разом з плетизмографією, пневматичною манжетою або комерційним пристроєм RigiScan (Timm Medical Technologies Inc, Eden Prairie, MN). і жорсткість. Однак, незважаючи на те, що ПЕТ та ФМРТ є створеними технологіями для моніторингу активності мозку під час сексуального збудження, вони можуть бути технічно складними та дорогими. Крім того, ці модальності необхідно вводити в клінічному середовищі, що може сильно впливати на психологічну реакцію, особливо на сексуальне збудження.

У цьому дослідженні ми пропонуємо використовувати систему, яка дозволить проводити одночасний моніторинг гемодинаміки головного мозку і статевого члена, використовуючи близьку інфрачервону спектроскопію (NIRS). Будучи неінвазивним, недорогим і портативним, NIRS добре підходить для моніторингу реакції гемодинаміки в комфортній і природній обстановці. NIRS стала широко використовуваною технікою в біомедичній сфері, особливо для дослідження мозку.4 Крім того, NIRS може досягати більш високого тимчасового дозволу, до порядку мілісекунд, у порівнянні з fMRI і PET.5 Така висока тимчасова функція могла б відігравати важливу роль для порівняння гемодинамічної реакції мозку і статевих органів і того, як вона впливає на ЕД.

Раніше було показано, що NIRS є надійним інструментом для вимірювання гемодинаміки статевого члена і в той же час забезпечує більш зручне і комфортне налаштування для пацієнта.6, 7 На відміну від превалюючого комерційного пристрою RigiScan, який вимірює туманність і жорсткість статевого члена через петлі, прив'язані до стебла і кінчика статевого органу,8, 9 NIRS може забезпечити васкулогенну інформацію з простою конфігурацією детектора джерела, щоб мінімізувати дискомфорт для суб'єкта. Інші методи були застосовані для оцінки залучення судин під час гомілки статевого члена, включаючи селективну пудендальну ангіографію, дуплексну допплерівську ультрасонографію та кавернометрію.10, 11 Однак вони обмежені дорогою вартістю та складністю методології. Метою даного дослідження є введення NIRS як практичного варіанту для вивчення чоловічого сексуального збудження шляхом вимірювання васкулогенного стану під час ерекції статевого члена і супутньої реакції мозку. Автори сподіваються, що дослідження призведе до того, що NIRS буде використано для надання допомоги у правильній діагностиці ЕД.

Методи

Це дослідження було переглянуто та схвалено Інституційним оглядовим комітетом Інституту науки і технологій Гванджу (20140319-HR-10-01-02). 15 У дослідженні брали участь здорові чоловіки правої руки (вік 24 ± 3 років). Суб'єкти рекрутувалися через рекламу в університеті. Письмову інформовану згоду було отримано від кожного суб'єкта до проведення експерименту.

Домашня система NIRS, описана в попередньому дослідженні6 використовувався для вимірювання церебральної і статевої гемодинаміки під час візуальної сексуальної стимуляції (VSS). У першій частині експерименту було виміряно гемодинаміку з предфронтальной кори у суб'єктів 10, щоб визначити існування вимірної зміни сигналу, пов'язаного з сексуальним збудженням. У другій частині було виміряно одночасну зміну гемодинаміки як у перед- фронтальній корі, так і в статевих органах суб'єктів 5.

Зонди NIRS складалися з джерела світла і детектора, де в якості детектора світла використовувався монолітний фотодіод з однонапружним підсилювачем транс-імпедансу (OPT101; Texas Instruments Inc, Dallas, TX). Джерелом світла був світловипромінюючий діод, що випускає довжини хвиль 735 нм і 850 нм (L735 / 850-40D32; Epitex Inc, Kyoto, Японія). Довжини хвиль 2 від джерела світлодіода послідовно освітлювали тканину, і пропускається світло виявлялося фотоприймачами. Повний цикл збору даних займає 0.25 секунд, для тимчасового дозволу 4 Hz.

Розміщення зондів у лобі і статевих органах показано на рис Фігура 1A, B. Головний зонд мав відстань між джерелом і детектором 3 см, що забезпечує глибину проникнення, достатню для спостереження сигналу з поверхневої гемодинаміки, а також кіркових ділянок. Тому для виявлення гемодинамічних змін у поверхневих шарах використовували коротший канал, що дорівнює 0.8 см, а пізніше дані короткого каналу були витіснені з довшого каналу, щоб виділити критичну активацію. Головні зонди були прикріплені експериментаторами за допомогою двосторонніх клейких дисків розміром 20 × 8 (BioSemi Instrumentation, Амстердам, Нідерланди), які дозволяють адекватно фіксувати зонди без дискомфорту на досліджуваному. Датчик NIRS пеніса прикріплювали самі суб’єкти до правої медіальної сторони статевого органу за допомогою медичної стрічки. До цього випробовуваних проінструктували, як правильно прикріпити зонд до статевого органу. Після підтвердження стабільного сигналу для 2 зондів експериментальний протокол дистанційно контролювався експериментатором в окремій кімнаті. Зонди для статевого органу були розроблені з відступом джерела-детектора 1 см, щоб забезпечити глибину проникнення, достатню для моніторингу гемодинамічних змін з боку кавернозного тіла.6

Відкриває велике зображення

Фігура 1

Розташування зондів ближньої інфрачервоної спектроскопії: на лобі (A) і статевих органів (B). C, Час процедури експериментів. SD = мала відстань.

Переглянути велике зображення | Перегляд Hi-Res зображення | Завантажте слайдер PowerPoint

Принципова схема протоколу експериментів наведена на рис Фігура 1Для зменшення кількості артефактів руху суб'єктам було доручено сидіти нерухомо в зручному кріслі і зосередитися на моніторі. 2 Різні відеокліпи були показані перед чорним екраном з білим хрестом. Щоб підкреслити активність мозку від сексуального збудження, а не простої візуальної стимуляції, суб'єктам було показано відеокліпи з еротичним епізодом (VSS) і нейтральним відео з природою (нейтральна візуальна стимуляція [NVS]). У першому експерименті порядок VSS і NVS були рандомізовані між суб'єктами 10, щоб зробити чітке розрізнення гемодинамічних відповідей від обох візуальних стимулів. У другому експерименті VSS був показаний перед NVS. Еротичний кліп включав сексуальні стосунки між чоловіком і жінкою. Під час періоду спокою суб'єктам було запропоновано зосередитися на своєму диханні, щоб повернути частоту серцевих скорочень до нормального стану. Тривалість і послідовність кліпів залишалися невідомими для суб'єктів для запобігання попередньому збудженню і / або мрій.

Затухання інтенсивності світла перетворювалося на зміни концентрації оксигенованого гемоглобіну (HbO) та концентрації гемоглобіну (Hb), дезоксигенированной, шляхом застосування модифікованого закону Беер-Ламберта. Сигнали серцевої пульсації і дихання були видалені з даних NIRS, використовуючи фільтр низьких частот Баттерворта з частотою зрізу на 0.6 Гц. Гемодинамічні зміни від поверхневого шару були придушені з каналів чола шляхом масштабування і вирахування короткозалежного зондуючого сигналу з датчиків дальніх сигналів по всьому вимірюванню.12 Зміни концентрацій HbO і Hb в головному і головному органах порівнювалися при різних візуальних стимуляціях 2.

результати

Середні гемодинамічні зміни в кінці зорових подразників порівняно з початком стимулів для всіх суб'єктів у першому експерименті, що відстежували лише церебральну гемодинаміку (N = 10), показано в Фігура 2. Знайдено статистично значущу відмінність між VSS і NVS (P <.01, α = 0.01), але не між правою та лівою півкулями (P > .05) з використанням парного тесту Уілкоксона з двома хвостами.

Відкриває велике зображення

Фігура 2

Середня зміна концентрації в церебральній гемодинаміці між кінцем та початком стимуляції (N = 10). Виявлено значну різницю (∗) у гемодинаміці між зоровою сексуальною стимуляцією (VSS) та нейтральною зоровою стимуляцією (NVS). В обох випадках між правою та лівою півкулями не виявлено суттєвої різниці. DPF = коефіцієнт довжини диференціального шляху.

Переглянути велике зображення | Перегляд Hi-Res зображення | Завантажте слайдер PowerPoint

Середні показники гемодинамічної реакції в передній частині кори головного мозку та статевих органах під час одночасного вимірювання (N = 5) показані в Фігура 3. Тимчасові профілі церебральної гемодинаміки при одночасному вимірюванні не відрізнялися помітно від попередніх незалежних вимірювань. Перед фронтальний відповідь під час VSS демонструє різке збільшення HbO і менш інтенсивне зниження Hb в префронтальній корі порівняно з базовою. Зміна мозкової гемодинаміки під час VSS супроводжує збільшення як HbO, так і Hb в статевому органі, що вказує на збільшення об'єму крові, пов'язане з успішною ерекцією статевого члена. Початок відповіді на статевий член спостерігався на відставання в середньому за 4 ± 1.5 секунд від початку зміни гемодинаміки головного мозку під час VSS. Після закінчення VSS, як гемодинаміка головного мозку, так і статева гемодинаміка починає зменшуватися, при цьому церебральний HbO і Hb рухаються в напрямку до базового стану, а загальний об'єм крові в статевому органі зменшується. Ініціація НВС демонструє мінімальну відповідь як на церебральну, так і на статеву гемодинаміку.

Відкриває велике зображення

Фігура 3

Середні гемодинамічні зміни під час одночасного вимірювання (N = 5) (односторонні смужки похибки представляють SD). Періоди візуальної сексуальної стимуляції (червона область) та нейтральної зорової стимуляції (синя область). DPF = коефіцієнт довжини диференціального шляху; HbO = оксигенований гемоглобін; Hb = дезоксигенований гемоглобін.

Переглянути велике зображення | Перегляд Hi-Res зображення | Завантажте слайдер PowerPoint

Обговорення

У цьому дослідженні NIRS пропонує одночасне вимірювання активності головного мозку і відповіді на статеву стимуляцію статевого члена, що забезпечує не тільки стан васкулатури статевого члена і функцію мозку, але й безпосередньо пов'язує їхні відповіді на сексуальне збудження. Використовуючи NIRS, нам вдалося виявити гемодинамічні зміни в префронтальній корі, пов'язані з VSS. Гемодинамічні зміни в префронтальній корі можуть бути описані збільшенням HbO і відповідним зменшенням Hb. Цю гемодинамічну картину можна пояснити нервово-судинною зв'язком і таким чином можна визначити як міру нейронної активності, що вказує на те, що передфронтальна кора була активована під час VSS. Більш того, нейтральний відеокліп не викликав значних змін концентрації гемоглобіну, на відміну від VSS, що вказує на те, що префронтальна кора високо активується у відповідь на сексуальне збудження, а не на візуальні стимули. Дослідження не передбачає безпосереднього залучення префронтальної кори в справі ерекції статевого члена. Проте відомо, що передфронтальна кора втягується у вищі когнітивні процеси, включаючи сексуальні бажання13 і недостатньо активований у пацієнтів з великою депресією,14 роблячи це помітною особливістю у виявленні психологічної ЕД.

Під час одночасних вимірювань всі суб'єкти продемонстрували відповідь на статеве збудження, що характеризується збільшенням концентрації як HbO, так і Hb внаслідок збільшення загального об'єму крові. Різке збільшення загального об'єму крові, викликане сексуальною стимуляцією, пов'язане зі здоровою ерекцією статевого члена, в той час як недостатня зміна об'єму крові може свідчити про судинну ЕД.7 Затримка між відповідями в мозку і статевих органах є нормальною фізіологічною реакцією, що означає, що сексуальне збудження спочатку було ініційоване в мозку і успішно проявилося в статевих органах. Тривала затримка часу між відповідями може свідчити про деякі неврологічні розлади.15

Враховуючи майбутню реалізацію цієї методики в медичному закладі, де простота керування процедурою має великий вплив, ми вирішили записати гемодинамічні зміни лише з передшляхової частки. Проте, NIRS можна легко розширити в вимірювання всієї кори.16 Основним недоліком НІСК у виявленні церебральної гемодинаміки є високе забруднення системних гемодинамічних змін в поверхневих шарах голови, що знижує точність НІС для виявлення активності мозку. Щоб вирішити цю проблему, ми застосували додатковий канал з короткою відстанню між джерелом і детектором, який реєструє гемодинаміку в основному з поверхневих шарів (скальп і череп). Методика дозволяє придушити фізіологічний шум і витягти кортикальні сигнали, які пов'язані з завданням стимуляції.

Висновок

У цьому попередньому дослідженні наші результати показали, що NIRS є корисним інструментом для зручного спостереження за гемодинамічними змінами, які мозок і тіло піддаються під час сексуальної стимуляції за допомогою єдиної системи. У майбутніх дослідженнях ми плануємо розширити популяцію нинішньої роботи, включаючи більшу кількість суб'єктів, включаючи пацієнтів з різними випадками ЕД з метою підвищення діагностики ЕД.

Заяву про авторство

Категорія 1

  • (А)

Концепція та дизайн

  • Євгеній Кім; Jae Gwan Кім
  • (Б)

Придбання даних

  • Євгеній Кім; Sungchul Kim; Zephaniah Phillips V; Сонгюн Лі
  • (С)

Аналіз та інтерпретація даних

  • Євгеній Кім; Парк Квансун; Jae Gwan Кім

Категорія 2

  • (А)

Складання статті

  • Євгеній Кім; Zephaniah Phillips V; Eloise Anguluan
  • (Б)

Перегляд його для інтелектуального змісту

  • Євгеній Кім; Парк Квансун

Категорія 3

  • (А)

Остаточне затвердження завершеної статті

  • Jae Gwan Кім

посилання

  1. Arnow, BA, Desmond, JE, Banner, LL et al. Активація мозку і сексуальне збудження у здорових, гетеросексуальних чоловіків. Мозок. 2002; 125: 1014 – 1023

|

  1. Miyagawa, Y., Tsujimura, A., Fujita, K. et al. Диференціальна обробка мозку аудіовізуальних сексуальних подразників у чоловіків: порівняльне вивчення позитронно-емісійної томографії ініціації та підтримки ерекції статевого члена при сексуальному збудженні. Neuroimage. 2007; 36: 830 – 842
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (35)

|

  1. Moulier, V., Mouras, H., Pélégrini-Issac, M. et al. Нейроанатомічні кореляти ерекції статевого члена, викликані фотографічними стимулами у чоловіків. Neuroimage. 2006; 33: 689 – 699
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (75)

|

  1. Боас, Д.А., Дейл, А.М., Франческіні М.А. Дифузна оптична візуалізація активації мозку: підходи до оптимізації чутливості зображення, роздільної здатності та точності. Neuroimage. 2004; 23: S275 – S288
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (436)

|

  1. Jasdzewski, G., Strangman, G., Wagner, J. et al. Відмінності в гемодинамічній реакції на пов'язані з подіями моторні та візуальні парадигми, виміряні методом ближньої інфрачервоної спектроскопії. Neuroimage. 2003; 20: 479 – 488
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (164)

|

  1. Кім, Е., Лі, С., Філіпс, З. та ін. Невідповідність гемодинаміки статевого члена під час візуальної сексуальної стимуляції спостерігається за допомогою ближньої інфрачервоної спектроскопії. BMC Urol. 2015 рік; 15: 11
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (2)

|

  1. Burnett, A., Allen, R., Davis, D. et al. Близько інфрачервона спектрофотометрія для діагностики васкулогенної еректильної дисфункції. Int J Impot Res. 2000; 12: 247
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (11)

|

  1. Elhanbly, S. та Elkholy, A. Нічні ерекції статевого члена: роль RigiScan у діагностиці еректильної дисфункції судин. J Sex Med. 2012; 9: 3219–3226
  2. Переглянути в статті
  3. | абстрактний
  4. | Повний текст
  5. | Повний текст PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (9)

|

  1. Mohr, DC Еректильна дисфункція: огляд діагностичних і лікувальних процедур. Clin Psychol Rev. 1990; 10: 123 – 150
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | Scopus (38)

|

  1. Meuleman, EJ, Hatzichristou, D., Rosen, RC et al. Діагностичні тести щодо еректильної дисфункції у чоловіків переглянуті. J Sex Med. 2010 р .; 7: 2375–2381
  2. Переглянути в статті
  3. | абстрактний
  4. | Повний текст
  5. | Повний текст PDF
  6. | PubMed
  7. | Scopus (19)

|

  1. Wespes, E., Delcour, C., Struyven, J. et al. Кавернометри-кавернографія: її роль в органічній імпотенції. Eur Urol. 1984; 10: 229 – 232
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (48)

|

  1. Saager, RB та Berger, AJ Пряма характеристика та усунення перешкоджаючих тенденціям поглинання двошарових каламутних середовищ. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis. 2005 рік; 22: 1874–1882
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (115)

|

  1. Spinella, M. Роль префронтальних систем у сексуальній поведінці. Int J Neurosci. 2007; 117: 369 – 385
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (18)

|

  1. Koenigs, М. і Grafman, J. Функціональна нейроанатомія депресії: чіткі ролі для вентромедіального і дорсолатерального префронтального кори. Behav Brain Res. 2009; 201: 239 – 243
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (342)

|

  1. Thompson, P., Dick, J., Asselman, P. et al. Дослідження рухової функції при ураженні спинного мозку шляхом стимуляції моторної кори. Ann Neurol. 1987; 21: 389 – 396
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (64)

|

  1. Феррарі, М. та Куаресіма, В. Короткий огляд історії розвитку функціональної близької інфрачервоної спектроскопії людини (fNIRS) та сфер застосування. Нейровізуалізація. 2012; 63: 921–935
  2. Переглянути в статті
  3. | CrossRef
  4. | PubMed
  5. | Scopus (544)

|