J Physiol Anthropol。 2015; 35：8。
在线发布2016 Mar 8。 DOI： 10.1186/s40101-016-0089-3
PMCID：PMC4782579
和 抽象
背景
性行为是物种生存的重要作用。 脑成像方法的进步使人们能够理解与性唤起相关的大脑机制。 之前关于性唤起相关脑机制的研究大多是在块设计范例上进行的。
方法
尽管需要更严格的实验控制，但已知事件相关范例在检测即时情绪和认知反应方面更有效。 该范例还能够通过时间观察血液动力学反应。 因此，本研究使用事件相关的fMRI来检查与性唤起相关的各个区域的大脑激活以及血液动力学反应随时间的变化。
成果
在与各种因素相关的性唤起相关的各个区域中观察到强烈的激活：（1）与认知因素相关的激活区域：枕叶和顶叶; （2）激活区域与情绪因素有关：丘脑和杏仁核; （3）与激励因素相关的激活区域：前扣带回，眶额皮质和脑岛; 和（4）激活区域与生理因素有关：中央前回，壳核和苍白球。 我们还确定了在先前的区组设计研究中未充分观察到的壳核和苍白球的激活。 在血液动力学反应的结果中，这些区域的神经活动显示出相对于其他区域的神经活动的血液动力学反应的更短暂的方面。
结论
这些结果表明事件相关范例更好地检测大脑区域的神经活动，这些神经活动往往突然出现，但很快消失。
背景
性唤起是一种多维度的体验，包括认知，情感，身体和行为方面。 也就是说，性唤起是身体特征或行为反应，其表现为积极心理反应（例如，性魅力或魅力）和消极反应（例如，焦虑，内疚感，羞怯）之间的相互作用和竞争的结果。在感知到某个特定对象之后[1–3]。 之前关于性唤起的研究主要集中在性反应，包括神经血管，自主神经和激素系统的反应机制[4–6]。 随着最近脑成像技术的发展，使得能够以非侵入性方式检查脑功能，包括认知和情绪过程，这有助于我们理解认知和情绪在性唤起方面的神经机制。
最近，对使用fMRI视觉呈现的性刺激的神经机制进行了大量研究。 以前的研究表明，性唤起刺激与多种神经网络有关，如顶叶，颞叶，额叶，小脑，脑岛，前扣带回，杏仁核和纹状体，与情绪，认知，动机和生理有关。组件 [7–13]。 然而，如上所述，大多数先前关于性唤起的大脑机制的研究都采用了块设计。 基于事件相关设计的研究相对较少。
块设计用于识别与某种刺激相关的大脑区域。 块设计依次呈现实验条件和基线条件数十秒。 通过交替地和重复地呈现实验条件（例如，任务条件）和基线条件，应该检测相关的脑区域到任务条件。 通过测量血氧水平依赖性（BOLD）信号可以找到相关脑区域，该信号在呈现刺激条件时增加但在显示基线条件时消失。 与事件相关的设计相比，块设计在检测与某种刺激相关的大脑区域方面更为出色[14, 15]。 设计刺激呈现范例以及在应用块设计时比较每个刺激之间的差异也更容易。 此外，通过对时间序列数据的可视化分析，可以更容易地消除伪影或噪声[14, 15]。 然而，块设计有一些弱点。 例如，由于类似条件的刺激呈现数十秒，因此可能出现习惯性问题。 此外，随着显示刺激的时间变长，BOLD信号减少[16].
fMRI的事件相关设计是基于事件相关的潜在研究而开发的，即事件期间发生的功能性大脑反应（即呈现的刺激或行为试验）[17]。 当事件相关设计应用于实验时，需要更复杂的设计和分析[18]。 例如，应考虑试验次数以补偿弱信号强度，并且还应该应用试验的随机抖动以确保激活信号不重叠。 这些信息也应反映在分析中，这需要更复杂的过程[19]。 与块设计相比，事件相关设计是相对较新的开发。 在该方法中，可以通过在时间方面对在刺激的呈现时间之前和之后获得的成像数据进行对准和平均来观察伴随每个事件的BOLD信号，即，刺激的呈现。 与块设计方法不同，该方法具有能够检测血液动力学响应的时间变化的优点。 近年来，在块设计中，事件相关设计中的检测功率增加，通过开发具有高分辨率（即，高信噪比（SNR））的成像技术; 使用事件相关设计方法的研究一直在增长[17]。 它需要严格的实验控制刺激呈现时间，刺激间隔和刺激的呈现顺序。 此外，由于该信息应反映在分析中，因此该方法需要进行复杂的分析[18]。 由于刺激呈现在事件相关设计中是随机的，因此可以减少由刺激顺序可预测性引起的混淆。 在事件相关设计中，不连续刺激的发生是不可预测的，刺激呈现长度也比块设计中的更短[18]。 因此，与块设计相比，在事件相关设计中可以更好地测量诸如情绪和生理处理的瞬态脑响应[18]。 一些关于性唤起使用这种事件相关设计的研究已经进行[13, 20]。 然而，这些研究通过仅测量部分区域而不是整个大脑或在不观察血液动力学反应的情况下检查整个大脑来研究与性唤起相关的脑信号的时间变化。 因此，该研究旨在通过应用事件相关的fMRI来检查与性唤起相关的大脑区域和血液动力学反应。 我们假设该研究可以检测大脑区域的激活，这些区域由于在先前的研究中使用事件相关的fMRI性唤起研究快速处理刺激和习惯而未被很好地检测到。 此外，预计通过增加ISI时间观察区域内的血液动力学反应。
方法
主题
总共有17位年龄在22至29岁之间的成年男性参加了该实验。 参与者都是正常的性功能正常的右撇子异性恋者。 那些性变态或性挑战者被排除在外。 在被告知实验内容后，参与者同意参加该研究的实验。
程序和实验范例
一组130健康男大学生参加了预测试，为fMRI研究选择性刺激。 从国际情感图片系统（IAPS）中选择了总共237张照片[21]和互联网搜索，并向参与者展示。 互联网搜索中的图片包含色情和裸女的照片。 我们要求参与者回答“您有没有引起性唤醒的感觉？”的问题。 通过对每个刺激选择“是”或“否”。 然后要求他们以1分李克特量表对性唤起的强度进行评分，范围为5（最弱）至20（最强）。 有效性定义为每种刺激经历性唤起的参与者的百分比，有效性定义为每种刺激经历性唤起的参与者的强度。 作为预测试的结果，选择了6张照片（14张IAPS图片和80张来自Internet搜索的图片）作为具有4％或更高的有效性和20分或更高的有效性的性刺激。 选择了二十种性刺激。 此外，选择了5.23张不引起任何性刺激的照片作为非性刺激。 非性刺激显示的场景与水上运动，唤起胜利并滑雪的水上活动的图像极为相似。 从IAPS和互联网搜索中选择的刺激与性刺激相匹配，因为它们具有令人愉悦的水平。 愉悦和对性刺激的平均得分分别为0.36（标准差（SD）= 5.17）和0.31（SD = XNUMX）。 二十种非性刺激与性刺激相匹配，它们具有令人愉悦的水平（M = 5.10，SD = 0.31）和唤醒4.96（SD = 0.38）。 性刺激和非性刺激之间的愉悦和唤醒的平均得分没有显着差异（t = −1.18， p > 0.05； t = −1.99， p > 0.05）。
在功能磁共振成像实验范式中，开始时对实验进行了简短的说明，持续了6 s，然后介绍了随机选择的性刺激或非性刺激，每次5 s。 每个刺激间隔时间为7–13 s（平均10 s），以观察血液动力学反应。 实验总时间为8分48秒。 为了防止由于刺激演示之间的间隔较长而导致注意力不集中，只要在间隔期间显示绿色屏幕，就要求参与者按响应键（该绿色屏幕随机显示12次）。 完成功能磁共振成像实验后，要求参与者在心理评估中回答以下三个问题。 首先，要求他们对每次刺激是否引起性唤起回答“是”或“否”。 其次，要求他们以1（最低强度）至5（最高强度）的李克特量表来评估性唤起的强度。 然后，要求参与者报告在暴露于每种刺激过程中，除了性唤起外，他们还经历了其他任何情绪。
成像采集
使用3.0T飞利浦MR扫描仪获取图像，然后应用单次EPI fMRI扫描方法获取BOLD图像。 总共使用TR = 35，TE = 2000 ms，无间隙的28 mm切片厚度，5×64矩阵，FOV 64×24 cm，翻转角= 24的图像参数连续收集了80张载玻片°，且面内分辨率为3.75 mm。 对于加权的T1的解剖图像，使用了FLASH序列。
统计分析
对于心理数据分析，双尾配对 t 使用SPSS 22进行测试以比较频率（即，在每种情况下从20图片中引起性唤起的刺激的数量;表示为百分比）和性唤起的强度（即，每个中的主观性唤起的平均水平）。性和中性条件之间的条件。 使用统计参数映射，版本8（SPM 8，Wellcome Department of Imaging Neuroscience，London，UK）分析fMRI数据。 在预处理阶段，校正在获取fMRI图像期间产生的切片图像之间的时间差。 此外，为了消除实验过程中由运动引起的伪影，参与者的头部运动使用3-D刚体注册和6自由度进行调整（x, y, z，滚动，俯仰和偏航）。 然后，完成每个参与者的配准和空间归一化。 为了将每个参与者的fMRI图像调整为蒙特利尔神经病学研究所（MNI）坐标系，将参与者fMRI图像的平均图像与该参与者的解剖图像进行匹配，以使其趋向一致。 调整后的结构图像与MNI坐标系匹配。 使用过程中产生的归一化参数，将fMRI图像与MNI坐标系进行匹配。 最后，使用高斯核对数据进行平滑处理，高斯核的总宽度为8毫米，最大值为一半。 对每个参与者执行相同的过程。
在预处理以识别由性唤起激活的大脑区域之后，为每个参与者产生由两个条件（即，性刺激和非性欲条件）组成的设计矩阵。 为了减少伪影和噪声，在创建设计矩阵期间添加了不同的回归变量。 具体地，由头部运动引起的信号变化的校正，即在头部运动的校正过程中观察到的平移和旋转的程度被包括作为回归变量。 为了调整由于适应性而在实验后期记录的低信号，在SPM 8中实施的时间调制选项被用作回归变量。 然后，在性刺激和非性刺激之间进行对比并进行比较，以识别由每个参与者的性唤起激活的大脑区域。 对于组分析，单样本 t 测试和配对 t 进行了测试。 一个样本 t 进行测试以识别每种情况下的大脑激活（即，性唤起状况和非性欲状况）。 因此，配对 t 进行测试以检查两种情况之间的脑激活差异，即，与非性欲状况相比，性唤起状态下的脑激活。 体素激活的体素的MNI坐标 p 0.05的值（校正的，错误发现率（FDR）），这是fMRI研究中的重要水平，用于发现研究中的显着激活。 然后，将MNI坐标转换为Talairach坐标以识别脑激活的解剖标记。 此外，为了识别激活区域的血液动力学反应，使用MarsBaR在每个受试者中提取感兴趣区域（ROI）的信号变化百分比（http://www.sourceforge.net/projects/marsbar）。 ROI分析中使用的坐标是从单样本的结果中获得的 t 测试并定义为峰体素上的中心球体，半径为5 mm。
成果
心理反应的结果
对心理反应的分析表明，每种情况下的性唤起频率在实验条件下为74±7.79％（平均值±SD；以百分比表示），在基线状态下为0±0％。 基于五点量表的强度在实验条件下为2.86点±0.40（平均值±SD），在基线条件下为0±0。 一对 t 测试表明性刺激和非性刺激之间性唤起的频率和强度存在差异（频率 t （16）= 29.01， p <0.001; 强度 t （16）= 39.43， p <0.001）。
用于组分析的脑成像结果
非性欲刺激呈现期间的脑激活反应
由无性刺激激活的大脑区域包括楔形，枕内回，舌回，梭状回，海马回（BA 27），后扣带回和小脑（矫正的FDR， p <0.05）（表1）。
在性刺激呈现期间的脑激活反应
当出现性刺激时，枕骨回，中央前回，前扣带回（BA 24），海马回（BA 27），丘脑，壳核，眩晕和小脑被激活（校正FDR， p <0.05）（表2）。
性刺激和非性刺激之间激活区域的差异
在双侧内侧枕叶回（BA 18，19），梭形回（BA 37），前躯（BA 19），下顶叶皮层（BA 40），眼眶额叶皮层（BA 47），丘脑，脑岛，苍白苍白球，壳核和杏仁核对性刺激的反应与非性刺激相比（纠正的FDR， p <0.05），如表3和图所示。 1。 没有区域在非性刺激期间表现出比性刺激更大的活动。 数字 2 显示基于单样本结果的所选ROI中每种条件的血液动力学响应 t 测试。 至于血液动力学反应的模式，观察到独木舟，前躯，梭状回，丘脑，杏仁核，眼眶额叶皮质和前扣带回的平滑弯曲形状。 在苍白球和壳核的情况下，显示出明显的曲线。
结论
该研究确定了与视觉刺激引起的性唤起相关的大脑激活，并使用事件相关的fMRI观察这些区域随时间的血流动力学反应。 研究结果表明，与性唤起相关的大脑区域包括眼眶前额皮质，楔形，前躯，梭形回，前扣带回，杏仁核，苍白球，壳核和丘脑。 这些区域的血液动力学反应的变化如图2所示。 2.
根据以往的研究，视觉刺激引起的性唤起是多种神经机制互动的结果。 这包括从识别刺激到躯体神经系统反应过程中涉及的情绪，认知，动机和生理机制[22, 23]。 也就是说，认知机制确定视觉刺激是否是性刺激，并且如果被识别为性刺激，则评估其性价。 情绪机制与性刺激引起的愉悦感（刺激是多少令人愉悦）有关，而已知激励机制与是否将性唤起表达为行为反应有关。 已知生理机制涉及与性唤起相关的生理反应（自主神经系统和内分泌系统的反应）。
如本研究中所确定的，每种机制与由性唤起激活的大脑区域之间的关系可以解释如下。 双侧内侧枕骨回和梭状回被认为与识别和确定刺激作为性刺激有关。 基于之前为确定与视觉刺激引起的情绪相关的大脑区域而进行的研究，当呈现情绪视觉刺激时，枕骨回和梭状回更多地被激活，而不是由于注意力增加而显示非性刺激[24–26]。 观察结果也与先前研究视觉刺激引起的性唤起的研究一致，并且他们报道了梭状回的激活与将所呈现的刺激识别为性刺激的功能有关[3, 27].
位于顶叶的前躯体和下顶叶皮层的激活也被认为与认知机制有关。 先前对触觉刺激引起的性唤起的研究支持了这一观察结果[28, 29]。 根据这些研究，阴茎增大和感知性唤起的强度与顶叶的活化大小呈正相关，而顶叶的活化区域是次要感觉区域（BA 40）。 他们报道，顶叶的激活可能与性刺激的感觉识别以及生殖器的感觉信息的整合和处理有关。
已知边缘系统的激活区域主要与性刺激的情绪机制相关联。 在这项研究中，边缘系统的丘脑和杏仁核被激活。 在先前使用视觉性唤起刺激的研究中通常观察到丘脑的激活[23, 30–33]。 这些研究报告说，丘脑接受了视觉刺激信息并将其发送到大脑皮层的某个区域。 此外，一些研究表明，丘脑是传递视觉信息的桥梁，也与性唤起的情绪机制有关[34, 35]。 他们认为丘脑的激活与伴有性唤起的情绪激动有关。 杏仁核与丘脑一起被激活，也与性唤起的情绪机制有关。 通常对杏仁核活化的理解是杏仁核接收各种感觉信息并将处理后的信息传递给背侧纹状体，丘脑，脑干，前额叶皮层和前扣带回。 在这个过程中，据报道，杏仁核与评估与性刺激有关的复杂感觉信息的情绪方面（即愉悦程度）有关[23, 36]。 当呈现性刺激时杏仁核被激活，这导致对前扣带回的大量投射。
然后，前扣带回被激活，并且已知它与性唤起的动机相关[7, 10, 23, 36–39]。 根据之前的研究，已知ACC会评估输入信息的情绪和动机方面并控制情绪反应[7, 10, 23, 36–39]。 在这方面，本研究中观察到的前扣带回的激活表明性唤起的行为表达的唤醒与由于实验环境而抑制它的努力之间的内部冲突。 McGuire等人。 [40]还指出，眶额皮质和岛屿与性唤起的动机方面有关，导致直接行为朝向目标。 已知眶额皮质与未来奖励的预测相关（即，作为目标行为的结果对奖励的期望）[41].
本研究中激活的其他区域包括壳核，苍白球和中央前回。 这些区域也被认为与性唤起的生理机制有关。 中央前回是主要运动区域，它与控制阴茎的自我运动以及性唤起期间性行为的想象有关，同时呈现视觉刺激[12, 32, 42]。 特别是，在以前的性唤起区块设计研究中，壳核和苍白球通常不被激活[8, 22, 38, 39, 43]，但在本研究中清楚地观察到它们的活化。 这被认为与壳核或苍白球的血液动力学反应有关。 也就是说，壳核和苍白球的神经活动显示出相对于其他区域的神经活动的血液动力学反应的更短暂的方面。 这可能是之前区块设计研究中未激活这些区域的原因之一。 苍白球和壳核分别包含在苍古纹状体和新纹状体中。 纹状体分为两个亚区，如腹侧和背侧纹状体。 背部纹状体对性唤起的作用传统上与阴茎增大有关[7, 23, 43]。 在壳核中的活性水平与阴茎勃起的大小之间存在显着的相关性[7, 23, 43]。 同样，一些动物研究也报道，当施加电刺激或注射荷包牡丹素刺激壳核时，阴茎增大[44, 45]。 此外，发现腹侧纹状体的活动与性唤起的主观水平有关[13, 23]。 可以建议该领域的两个主要功能。 首先，腹侧纹状体与奖励有关，因为性刺激被视为奖励[13, 46, 47]。 其次，腹侧纹状体的激活与性刺激的激励成分和预期的奖励有关[38]。 在该研究中，纹状体中苍白球和壳核的激活反映在性刺激的生理和奖赏方面。
本研究的局限性包括以下几点。 首先，只有异性恋男性受试者参与这项研究，未来的研究应检查具有不同性取向的个体和女性。 其次，我们使用自我报告工具测量了性唤起的程度，在以后的研究中应客观地测量性唤起的程度（即阴茎增大的程度）。 第三，需要做进一步的研究，以验证与先前研究结果的差异是否来自采用不同的实验设计（即事件相关或阻止）或fMRI方案（即TR和TE）。 第四，我们无法验证参与者在刺激间隔7到13 s内是否恢复到基线状态。 换句话说，我们无法验证这一时期是否足以使年轻的男性参与者从性唤起状态中恢复过来，特别是在生理状态方面。 正常状态和性唤起状态（情绪状态和生理状态）之间的转换相对较慢，并且在事件相关的设计中在两个状态之间来回转换非常具有挑战性。
尽管存在上述局限性，但该研究使用视觉刺激成功地诱导了性唤起。 然后，将激活区域指定为感兴趣的脑区域，以检查该区域随时间的血液动力学反应的发展。 这种发展是有意义的，因为在块设计研究中未经常观察到的大脑区域的激活被识别出来。 在进一步的研究中，我们将调查性唤起期间的生理反应。 除了涉及性唤起的大脑激活外，这些结果还有助于我们发展和扩展性特异性生理反应。 在进一步的研究中，如果包括性唤起的生理反应，这些发现可以通过揭示健康人群的人类性反应特征来促进人类学。
脚注
相互竞争的利益
作者宣称他们没有竞争的利益。
作者的贡献
JWS，CJC和JHS为概念和设计，数据采集或数据分析和解释做出了重大贡献。 JWS参与起草手稿或批判性地修改重要的知识内容。 JWS，CJC和JHS同意对工作的所有方面负责，以确保适当调查和解决与工作任何部分的准确性或完整性相关的问题。 最后，所有作者都已经批准了要发布的版本。
贡献者信息
Ji-Woo Seok，电子邮件： moc.revan@4216kus.
Jin-Hun Sohn，电话： 
+82-42-821-7404电子邮件： rk.ca.unc@nhoshj.
Chaejoon Cheong，电话： +82-43-240-5061电子邮件： rk.er.isbk@gnoehc电子邮件： rk.ca.tsu@gnoehc.
参考资料
164.4.459。 [考研[Cross Ref]
;
