功能磁共振成像在性唤起研究中的进展

邱 湧陈华显齐 涛综述 陈 俊张 滨审校

1. 中山大学中山医学院（广州 510000）; 2. 中山大学附属第三医院不育与性医学科

功能磁共振成像在性唤起研究中的进展

邱 湧1陈华显1齐 涛2综述 陈 俊2张 滨2审校

1. 中山大学中山医学院（广州 510000）; 2. 中山大学附属第三医院不育与性医学科

功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是研究大脑功能的成像技术，由于其无创伤、无辐射、高时间分辨率和高空间分辨率等优势而得到快速发展和广泛应用。完成fMRI只需要通用的MRI设备。其工作原理是对与脑激活相关的血氧浓度、代谢产物浓度、血流动力学变化引起的MR信号强度变化进行分析，从而以图像形式呈现。常用的成像技术主要是血氧水平依赖性（Blood oxygen level dependent, BOLD）对比度成像，其原理是对激活的脑区中含氧血红蛋白浓度变化的测量，因为激活的脑区血流增加，含氧血红蛋白浓度增加，而去氧血红蛋白的磁易感性会随着氧化而由正值（顺磁）变负值（逆磁），从而表现为MR信号强度的变化。此外，有些学者喜欢使用动脉自旋标记法（artery spin labeling，ASL），该方法是检测经过激活脑区的被标记过的液体的磁化强度。与BOLD fMRI相比，ASL fMRI允许更长时间的测量、更精确的神经活动定位、更少的信号干扰[1-3]。

fMRI主要广泛应用于神经病学、精神病学相关的领域，如fMRI被广泛应用于抑郁症、精神分裂症、物质依赖等疾病的发病机制、定位、大脑功能改变等的研究。对于早老性痴呆、脑卒中、癫痫等神经科疾病的研究，fMRI也在定位、功能改变、疗效评价等方面扮演了重要的角色。另外，fMRI在心理学、中医学等众多领域被大量应用。

近年来，fMRI也被越来越多地应用于性唤起的研究。性唤起是指性相关刺激引起性兴奋的过程。Redouté[4]等将性唤起的过程分为4个部分：认知、动机、情绪和自主神经反应。这4个部分相互关联并协同作用完成性唤起的过程，并都涉及中枢神经系统。鉴于fMRI能很好地揭示性唤起的大脑活动基础，让人更深入地了解性唤起，fMRI将有很大的应用价值如有助于性功能障碍疾病的诊断和治疗，为了fMRI在性唤起研究中的进一步应用，本文将简要介绍fMRI在性唤起研究领域的最新进展。

一、正常性反应的研究

研究者们最先想了解的内容是“fMRI能否获得性唤起相关的激活脑区？”，他们让受试者在fMRI设备扫描下，使用图片、录像或手刺激诱导性唤起，通过自评性唤起或测量阴茎勃起情况来记录性唤起程度，从而获得性唤起相关的激活脑区。

Park等[5]最早发表了相关研究。他们使用男性受试者，用色情录像诱导性唤起（性唤起程度由受试者自评），再用BOLD fMRI扫描大脑，获得如下性唤起相关的激活脑区：额下回皮层、岛叶、扣带回、尾状核、胼胝体、苍白球、颞下回皮层和丘脑等。

这Arnow等[6]又进行了相似的研究，但与Park等[5]使用受试者自评反映性唤起程度不同，Arnow等[[5]发现的有所不同是可理解的。他们发现的与阴茎勃起相关的脑区中，以下脑区激活最强烈，这包括屏状核在内的右岛叶，左尾状核与壳核，右枕中回、颞中回，双侧扣带回，BA24 和 BA 32，BA37/19，而右侧下丘脑的激活程度则相对较小。从上述可知，Arnow等[6]和Park等[5]发现的脑区确实是不完全相同的。

鉴于性唤起是一个动态的过程，人们对脑区的激活是否随唤起程度改变感到兴趣。Ferretti等[7]用图片、录像分别诱导出男性不同程度的性唤起：唤起但无勃起、勃起，首次将相关脑区的激活情况与阴茎不同反应时相（无勃起、刚勃起、充分勃起）联系起来，这种动态关系将有助于进一步认识和了解性唤起。他们发现在图片和录像刺激实验中以下脑区都有激活：下顶叶，楔前叶，楔叶，纹状体外视觉皮层，额叶，颞叶内侧结构（海马区和杏仁核）；而以下脑区只在录像刺激实验中有激活：丘脑、前扣带回、下丘脑、岛叶、次躯体感觉皮质（SⅡ）。在刚勃起、充分勃起时，岛叶、SⅡ、前扣带回、杏仁核的激活增强，下丘脑的激活增强则只发生在刚勃起时而不在充分勃起时。作者认为，与图片不引起勃起相比，由录像诱导出的勃起引起更多脑区的激活，丘脑、前扣带回、下丘脑、岛叶、SⅡ等脑区则只在录像实验中激活，可能参与更复杂的性唤起过程。

二、研究影响性反应的因素

性唤起的产生、发展是个复杂的过程，受到多方面的影响，比如受试者的性别、性取向、年龄、性刺激的方式等等，由此可能影响其在中枢神经系统的表现。所以研究“不同的实验条件下，通过fMRI获得的激活脑区”是其中一个研究方向。

为了了解不同年龄段健康人群的性唤起情况，Kim等[8]使用中年健康男性作为受试者，通过fMRI评估性唤起，结果发现在年轻受试者身上有激活的下丘脑和丘脑没有激活，且性唤起程度弱于青年人，从而在中枢神经系统层面揭示年龄相关的性功能减弱。

关于用fMRI了解两性的性唤起在中枢神经系统的差异，最早的研究由Park等[9]完成。他们发现，在色情材料的视觉刺激下，女性的以下脑区出现激活：额下回皮层、岛叶、扣带回、尾状核、胼胝体、苍白球、颞下回皮层、下丘脑[9]。虽然该试验没有直接进行性别间的比较，但对比Park等对男受试者的研究[5,9]（结果见上文）可看出，女性的激活脑区与男性的存在相似之处。

Karama等[10]的研究认可这种两性的相似性，同时指出差异性。其研究认为，两性大脑在激活程度有所不同，他们发现女性的丘脑与下丘脑的激活程度没有男性的显著，而且男性下丘脑区的激活程度与其自述的性唤起程度呈正相关；他们认为男性比女性在观看色情录像时有更强的性唤起可能与两性的下丘脑差异有关。Hamann等[11]的研究同样认为，尽管男性与女性在观看色情材料时激活的脑区相似，但男性的杏仁核与下丘脑的激活程度比女性的显著；他们还认为杏仁核可能参与调节男性在视觉刺激下出现的性唤起和性行为。杨波等[12]进行类似的研究，同样发现两性的性唤起在脑区的激活情况有所差异，他们发现相比女性双侧杏仁核被激活，男性只有左侧被激活，男性左前扣带回的激活比女性的显著，而女性胼胝体压部的激活比男性的显著。

当然，这些两性的差异可能是生理结构差异引起的，也可能是受到刺激源内容的影响。在研究的过程中，人们就发现性刺激源的差异可能引起不同的结果，而且两性对不同的刺激源可能有不同的反应。

大多数作为研究中刺激源的色情录像主要是无情节的两性性交视频片断。而Chung等[13]认为色情录像的内容会影响男女性唤起在中枢神经系统的表现，因此他们使用有情节、带有感情的色情视频片断及无情节的直接展示性交过程的色情视频片断作为刺激源，对于前者，女性的中枢神经系统激活程度比男性的高并伴有更强烈的自评性唤起程度；而对于后者，则是男性的中枢神经系统激活程度较高及伴有更强烈的自评性唤起程度。此外，他们的研究并没有发现杏仁核的激活，这与其他研究结果不同，不过，他们认为可能是刺激源的不同造成的，从而他们提出，在使用fMRI研究性唤起在女性中枢神经系统的表现时应该注意到视觉色情材料类型的影响，特别是以此法评估女性的性功能时要更为谨慎。对此，我们应该注意到男女观看色情录像时性唤起的差异，可能为生理解剖的关系（如Karama[10]所说），也可能为刺激源的因素，毕竟男女的性偏好及认知过程有所不同[14]。

除了视觉刺激来诱导性唤起，有些研究则使用触觉刺激。Georgiadis等[15]便采用由伴侣帮受试者手淫的方式来诱导性唤起，并为了减少对MR信号的干扰而采用ASL fMRI技术。该实验设计的优越之处在于呈现了接近完整真实的性反应过程，即从唤起到射精再到射精后不应期。该实验主要观察性活动相关大脑血流（sexual activity-related cerebral blood f ow，rCBF）变化，结果发现腹侧苍白球的rCBF在刚勃起时最高，在刺激结束后则最低，而右侧基底前脑区的rCBF与性唤起程度呈最明显的正相关关系。此外，他们发现外侧下丘脑和中间扣带回前部的rCBF随着勃起增加，而腹前侧下丘脑和前扣带回的rCBF则随着阴茎由勃起变疲软（刺激后）而变化，也即，下丘脑和扣带回的不同亚区有不同的功能。

还有值得注意的一点是，有学者认为在研究的过程中应该注意到激素会影响中枢神经系统对性刺激的反应[14]，Rupp等[16]通过fMRI了解性激素如何影响大脑对女性的性欲和性行为进行调节，他们观察了女性在月经周期不同阶段对潜在男性伴侣的性兴趣，并发现在卵泡期，女性表现出更大的性兴趣时，眼窝前额皮质的激活会有所增强，而眼窝前额皮质的激活提示正面的评价。这意味着性激素通过调节眼窝前额皮质的激活程度，从而影响女性对伴侣的评估，进而可能影响其性欲和性行为。

除了以上所述可能存在的影响因素，受试者的性取向也被认为是研究中不得不考虑的一个因素，下文将详细叙述。

三、性取向的研究

在大多数相关研究中，使用的受试者都是异性恋人群，但是，在性唤起的研究中，性取向（sexua orientation）被认为会影响中枢神经系统对性刺激的处理，异性恋和同性恋的大脑激活模式可能存在差异。Ponseti等[17]在研究中使用了只有裸体躯干而不显示出头部和四肢的男性或女性色情图片作为性刺激材料，尽可能保证了色情图片的性别特异性，只引起性唤起，而不会刺激大脑产生关于表情、姿势等额外的信息。他们让同性恋男女和异性恋男女观看男性或者女性的色情图片（单性性刺激），发现单性性刺激会引起性取向特异性的脑区激活，表现在腹侧纹状体、正中丘脑、双侧运动前区皮质在观看性偏好的图片时更强烈的激活，这说明了性取向对大脑激活模式的重要影响。然而，也有相关研究提出不同的见解。Zeki等[18]让不同性取向的男女受试者分别浏览他们的爱人和同性朋友的面孔，通过fMRI的比较并没有发现各组之间的大脑激活模式存在差异，不过此研究没有评估受试者的性唤起程度。Sylva等[19]则认为性取向对中枢神经系统的影响存在性别差异。他们采用男女裸体、男男性行为和女女性行为的图像作为性刺激材料，观察了同性恋男女和异性恋男女大脑激活模式的差异，结果表明女性（同性恋和异性恋）对上述各类图像的大脑激活模式没有明显的差异，而男性（同性恋和异性恋）对于性偏好的图像在涉及视觉注意、动机和性唤起的脑区有更强烈的激活。这提示了性取向对中枢神经系统的影响存在性别差异。另外，研究所用的刺激材料可能会对结果产生干扰，这一点亦值得注意。

既然性取向与大脑激活模式有一定的联系，那么是否可以通过fMRI在功能解剖层面上鉴定性取向？ Ponseti等[20]对此进行尝试。他们用fMRI研究了12名异性恋男性和14名同性恋男性分别浏览同性和异性色情图片时的大脑fMRI，结果发现fMRI能很好地预测受试者性取向（Fisher线性判别分析：敏感性92%，特异性85%）。他们总结道：同性恋和异性恋男性对偏好的性刺激会有不同的大脑活动，利用这种差异可以判断性取向并且其精确性与阴茎测量分类法（phallometric classif cation）一样。

四、易性症的研究

作为性少数人群中的易性症（transsexuals）人群也成为研究的对象。易性症被认为是一种性心理障碍性疾病，表现为一种对自己性身份作相反认定，渴望成为异性或确实相信自己就是另一性别的人的性偏离疾病[21]。易性症有两个类型，男-女易性症（male to female transsexuals，MTF）和女-男易性症（female to male transsexuals，FTM）。Gizewski等[22]用fMRI对比了治疗前的男-女易性者（MTF）与正常男女性观看色情录像时的大脑，发现MTF的大脑激活模式与女性相近，而与男性相比有明显的差别，即男性的左丘脑、双侧杏仁核、眶额及岛叶皮层明显激活而MT没有激活，但受试者的自评性唤起程度不存在明显差异。Santarnecchi等[23]使用静息fMRI（Resting-Stat fMRI）探究了治疗前的FTM与正常男女性的差别，结果偏向于支持FTM的大脑连通性更接近于女性而不是男性的观点。这与易性症患者大脑会发生重构而趋向于相反性别的普遍观点不同。不过，作者认为此研究样本量不足（FTM组仅为一人）限制了对结果的解释，因此还需要更大样本量的研究来证明。Oh等[2则以变性术后异性激素治疗的MTF作为研究对象，使用3.0T fMRI观察MTF在视觉性刺激下的大脑激活情况。在对比了观看男性裸体图像与女性裸体图像时的大脑激活情况后，研究者认为MTF的大脑激活模式明显类似于正常女性，反映MTF的性取向与其生物学性别相反。

虽然以上研究对易性症患者的大脑激活模式尚存在争议，但是fMRI有一定的潜力作为易性症患者评估和诊断工具，并且为变性手术的实施提供客观的依据。不可否认，fMRI在这方面的临床应用还需要更多的研究。

五、性功能障碍的研究

fMRI除了应用于了解性唤起在中枢神经系统的表现，更重要的是应用于评估和诊断性功能障碍，了解治疗效果，评价治疗方案。

从对性功能障碍患者的研究中，我们可能发现新的诊断性功能障碍的方法，例如，Cera等[25]用fMR研究心因性勃起功能障碍（erectile dysfunction，ED）患者在色情录像诱导下的性唤起，发现心因性ED患者的左上顶叶比健康者的激活程度要高，推测左上顶叶可能对性唤起起到抑制的作用。这也提示我们评估和诊断性功能障碍不仅仅考虑促进脑区的激活减弱，也要考虑抑制脑区的激活增强。

从对患者治疗前后的研究中，我们还可以了解治疗性功能障碍药物的治疗效果、作用部位，例如，Montorsi等[26]用fMRI研究服用阿朴吗啡前后在色情录像诱导下的性唤起。阿朴吗啡在动物实验中确认可以启动勃起反应，但在人体上缺乏明确的疗效证据。Montorsi等[26]让心因性ED患者服用阿朴吗啡或安慰剂，结果示服用阿朴吗啡者比服用安慰剂者的脑区激活程度要高，而且额外激活了伏核、下丘脑、中脑等皮层下深部结构，并且更接近于健康者的脑区激活情况。另外值得注意的是前基底部和颞侧的边缘系统皮层在服用阿朴吗啡患者中是被抑制的。这说明了通过fMRI可以了解性功能障碍患者药物治疗的效果，还可以知道药物的作用部位。

同样地，通过fMRI还可以了解继发性性功能障碍，如药物引起的性功能障碍，例如5-羟色胺再摄取抑制剂（selective serotonin reuptake inhibitors，SSRIs）作为治疗抑郁症的主要药物常引起性功能障碍，而抑郁症患者可能本身便存在性功能障碍。Abler等[27]为了解SSRIs引起的性功能障碍的中枢神经机制，以健康男性为受试者，在服用帕罗西汀或丁氨苯丙酮（不引起性功能障碍的替代药）或安慰剂后，用fMRI研究在色情录像诱导下的性唤起。他们发现与服用安慰剂或丁氨苯丙酮者相比，服用帕罗西汀者在观看色情录像时脑区的激活确实存在减弱,特别是这些脑区：腹侧纹状体、中脑及扣带回。这些激活减弱的脑区可能参与引起SSRIs相关的性功能障碍。

还有学者利用fMRI了解其他疾病引起的性功能障碍，如Yang[28,29]初步研究了伴有性功能障碍的抑郁症患者在观看色情录像时中枢神经系统的激活情况，这有助于抑郁症患者性功能障碍的诊断。他们认为进一步的研究可关注治疗后的抑郁患者和没有性功能障碍的抑郁患者。

六、其他

最后，我们发现fMRI还被用于了解性唤起过程中脊髓的神经活动。Kozyrev等[30]成功用fMRI研究健康男性受试者在观看色情录像和自慰时脊髓的神经活动，这不仅证实了fMRI在脊髓的应用，而且有助于明白脊髓损伤引起的性功能障碍，这将可作为之后的研究方向。

Komisaruk等[31]则将fMRI用于研究脊髓横断的女性。他们发现脊髓横断的女性受试者在生殖器抚摸后出现性相关脑区的激活，意味着生殖器感受器的神经冲动绕过横断的脊髓直接传递给大脑，这也意味着存在不经过脊髓路径而获得性高潮的其他神经通路。

总 结

fMRI可以很好地帮助人们认识性唤起在中枢神经系统的表现。将fMRI应用于性唤起、性行为的研究将有助于性功能障碍的诊断和治疗，及有助于对同性恋、易性者等少数人群的认识。

但按目前的研究成果来看，人们尚未用fMRI充分阐明性唤起在中枢神经系统的表现，比如促进脑区和抑制脑区的定位、激活的程度等问题并没有一致的结论。研究者在设计实验时，需注意到这类研究受到很多因素的影响，比如年龄、性别、性取向、刺激的方式、材料、时间，性唤起的程度，激素水平等等，甚至不同的种族，由于不同的性文化，可能导致大脑对性刺激的反应有所不同，也正因为此，我们需要更多具备可比性的研究。

在性相关的领域里，fMRI的未来研究方向还主要集中在性功能障碍人群身上，包括器质性、心因性、继发性障碍患者，通过fMRI了解其治疗前后的差异将有很大意义。同时，对性功能障碍患者研究不应局限于异性恋人群，对同性恋、易性者等少数人群同样有必要。

磁共振成像; 性唤起

1 Duong TQ, Kim DS, Ugurbil K,et al. Proc Natl Acad Sc U S A2001; 98(19): 10904-10909

2 Wang J, Aguirre GK, Kimberg DY,et al. Magn Reson Med2003; 49(5): 796-802

3 Kim J, Whyte J, Wang J,et al. Neuroimage2006; 31(1): 376-385

4 Redouté J, Stoléru S, Grégoire MC,et al. Hum Brain Mapp2000; 11(3): 162-177

5 Park K, Seo JJ, Kang HK,et al. Int J Impot Res2001; 13(2): 73-81

6 Arnow BA, Desmond JE, Banner LL,et al. Brain2002; 125(Pt 5): 1014-1023

7 Ferretti A, Caulo M, Del Gratta C,et al. Neuroimage2005; 26(4): 1086-1096

8 Kim SW, Sohn DW, Cho, YH,et al. Int J Impot Res2006 18(5): 452-457

9 Park K, Kang HK, Seo JJ,et al. Urology2001; 57(6) 1189-1194

10 Karama S, Lecours AR, Leroux, JM,et al. Hum Brain Mapp2002; 16(1): 1-13

11 Hamann S, Herman RA, Nolan CL,et al. Nat Neurosci2004; 7(4): 411-416

12 杨波, 张金山, 王涛, 等. 中华男科学杂志 2007; 13(8): 718-722

13 Chung WS, Lim SM, Yoo JH,et al. Int J Impot Res2013 25(4): 138-142

14 Rupp HA, Wallen, K.Arch Sex Behav2008; 37(2): 206-218

15 Georgiadis JR, Farrell MJ, Boessen R,et al. Neuroimage

2010; 50(1): 208-216

16 Rupp HA, James TW, Ketterson ED,et al. Horm Behav2009; 56(1): 66-72

17 Ponseti J, Bosinski HA, Wolff S,et al. Neuroimage2006; 33(3): 825-833

18 Zeki S, Romaya JP.PLoS One2010; 5(12): e15802

19 Sylva D, Safron A, Rosenthal AM,et al. Horm Behav2013; 64(4): 673-684

20 Ponseti J, Granert O, Jansen O,et al. J Sex Med2009; 6(6): 1628-1634

21 朱世增, 樊友平, 王大鹏主编. 中华性医学辞典 1997: 469-470

22 Gizewski ER, Krause E, Schlamann M,et al. J Sex Med2009; 6(2): 440-448

23 Santarnecchi E, Vatti G, Dettore D,et al. Neuroendocrinology2012; 96(3): 188-193

24 Oh SK, Kim GW, Yang JC,et al. Korean J Radiol2012; 13(3): 257-264

25 Cera N, Di Pierro, ED, Sepede G,et al. J Sex Med2012; 9(6): 1602-1612

26 Montorsi F, Perani D, Anchisi D,et al. Eur Urol2003; 43(4): 405-411

27 Abler B, Seeringer A, Hartmann A,et al. Neuropsychopharmacology2011; 36(9): 1837-1847

28 Yang JC.Korean J Radiol2004; 5(2): 87-95

29 Yang JC, Park K, Eun SJ,et al. J Sex Med2008; 5(3): 602-609

30 Kozyrev N, Figley CR, Alexander MS,et al. J Sex Marital Ther2012; 38(5): 418-435

31 Komisaruk BR, Whipple B, Crawford A,et al. Brain Res2004; 1024(1-2): 77-88

（2014-09-10收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.12.019

R 814.46; R 698