功能磁共振成像在性喚起研究中的進展

邱 湧陳華顯齊 濤綜述 陳 俊張 濱審校

1. 中山大學中山醫學院（廣州 510000）; 2. 中山大學附屬第三醫院不育與性醫學科

功能磁共振成像在性喚起研究中的進展

邱 湧1陳華顯1齊 濤2綜述 陳 俊2張 濱2審校

1. 中山大學中山醫學院（廣州 510000）; 2. 中山大學附屬第三醫院不育與性醫學科

功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是研究大腦功能的成像技術，由于其無創傷、無輻射、高時間分辨率和高空間分辨率等優勢而得到快速發展和廣泛應用。完成fMRI只需要通用的MRI設備。其工作原理是對與腦激活相關的血氧濃度、代謝產物濃度、血流動力學變化引起的MR信號強度變化進行分析，從而以圖像形式呈現。常用的成像技術主要是血氧水平依賴性（Blood oxygen level dependent, BOLD）對比度成像，其原理是對激活的腦區中含氧血紅蛋白濃度變化的測量，因為激活的腦區血流增加，含氧血紅蛋白濃度增加，而去氧血紅蛋白的磁易感性會隨著氧化而由正值（順磁）變負值（逆磁），從而表現為MR信號強度的變化。此外，有些學者喜歡使用動脈自旋標記法（artery spin labeling，ASL），該方法是檢測經過激活腦區的被標記過的液體的磁化強度。與BOLD fMRI相比，ASL fMRI允許更長時間的測量、更精確的神經活動定位、更少的信號干擾[1-3]。

fMRI主要廣泛應用于神經病學、精神病學相關的領域，如fMRI被廣泛應用于抑郁癥、精神分裂癥、物質依賴等疾病的發病機制、定位、大腦功能改變等的研究。對于早老性癡呆、腦卒中、癲癇等神經科疾病的研究，fMRI也在定位、功能改變、療效評價等方面扮演了重要的角色。另外，fMRI在心理學、中醫學等眾多領域被大量應用。

近年來，fMRI也被越來越多地應用于性喚起的研究。性喚起是指性相關刺激引起性興奮的過程。Redouté[4]等將性喚起的過程分為4個部分：認知、動機、情緒和自主神經反應。這4個部分相互關聯并協同作用完成性喚起的過程，并都涉及中樞神經系統。鑒于fMRI能很好地揭示性喚起的大腦活動基礎，讓人更深入地了解性喚起，fMRI將有很大的應用價值如有助于性功能障礙疾病的診斷和治療，為了fMRI在性喚起研究中的進一步應用，本文將簡要介紹fMRI在性喚起研究領域的最新進展。

一、正常性反應的研究

研究者們最先想了解的內容是“fMRI能否獲得性喚起相關的激活腦區？”，他們讓受試者在fMRI設備掃描下，使用圖片、錄像或手刺激誘導性喚起，通過自評性喚起或測量陰莖勃起情況來記錄性喚起程度，從而獲得性喚起相關的激活腦區。

Park等[5]最早發表了相關研究。他們使用男性受試者，用色情錄像誘導性喚起（性喚起程度由受試者自評），再用BOLD fMRI掃描大腦，獲得如下性喚起相關的激活腦區：額下回皮層、島葉、扣帶回、尾狀核、胼胝體、蒼白球、顳下回皮層和丘腦等。

這Arnow等[6]又進行了相似的研究，但與Park等[5]使用受試者自評反映性喚起程度不同，Arnow等[[5]發現的有所不同是可理解的。他們發現的與陰莖勃起相關的腦區中，以下腦區激活最強烈，這包括屏狀核在內的右島葉，左尾狀核與殼核，右枕中回、顳中回，雙側扣帶回，BA24 和 BA 32，BA37/19，而右側下丘腦的激活程度則相對較小。從上述可知，Arnow等[6]和Park等[5]發現的腦區確實是不完全相同的。

鑒于性喚起是一個動態的過程，人們對腦區的激活是否隨喚起程度改變感到興趣。Ferretti等[7]用圖片、錄像分別誘導出男性不同程度的性喚起：喚起但無勃起、勃起，首次將相關腦區的激活情況與陰莖不同反應時相（無勃起、剛勃起、充分勃起）聯系起來，這種動態關系將有助于進一步認識和了解性喚起。他們發現在圖片和錄像刺激實驗中以下腦區都有激活：下頂葉，楔前葉，楔葉，紋狀體外視覺皮層，額葉，顳葉內側結構（海馬區和杏仁核）；而以下腦區只在錄像刺激實驗中有激活：丘腦、前扣帶回、下丘腦、島葉、次軀體感覺皮質（SⅡ）。在剛勃起、充分勃起時，島葉、SⅡ、前扣帶回、杏仁核的激活增強，下丘腦的激活增強則只發生在剛勃起時而不在充分勃起時。作者認為，與圖片不引起勃起相比，由錄像誘導出的勃起引起更多腦區的激活，丘腦、前扣帶回、下丘腦、島葉、SⅡ等腦區則只在錄像實驗中激活，可能參與更復雜的性喚起過程。

二、研究影響性反應的因素

性喚起的產生、發展是個復雜的過程，受到多方面的影響，比如受試者的性別、性取向、年齡、性刺激的方式等等，由此可能影響其在中樞神經系統的表現。所以研究“不同的實驗條件下，通過fMRI獲得的激活腦區”是其中一個研究方向。

為了了解不同年齡段健康人群的性喚起情況，Kim等[8]使用中年健康男性作為受試者，通過fMRI評估性喚起，結果發現在年輕受試者身上有激活的下丘腦和丘腦沒有激活，且性喚起程度弱于青年人，從而在中樞神經系統層面揭示年齡相關的性功能減弱。

關于用fMRI了解兩性的性喚起在中樞神經系統的差異，最早的研究由Park等[9]完成。他們發現，在色情材料的視覺刺激下，女性的以下腦區出現激活：額下回皮層、島葉、扣帶回、尾狀核、胼胝體、蒼白球、顳下回皮層、下丘腦[9]。雖然該試驗沒有直接進行性別間的比較，但對比Park等對男受試者的研究[5,9]（結果見上文）可看出，女性的激活腦區與男性的存在相似之處。

Karama等[10]的研究認可這種兩性的相似性，同時指出差異性。其研究認為，兩性大腦在激活程度有所不同，他們發現女性的丘腦與下丘腦的激活程度沒有男性的顯著，而且男性下丘腦區的激活程度與其自述的性喚起程度呈正相關；他們認為男性比女性在觀看色情錄像時有更強的性喚起可能與兩性的下丘腦差異有關。Hamann等[11]的研究同樣認為，盡管男性與女性在觀看色情材料時激活的腦區相似，但男性的杏仁核與下丘腦的激活程度比女性的顯著；他們還認為杏仁核可能參與調節男性在視覺刺激下出現的性喚起和性行為。楊波等[12]進行類似的研究，同樣發現兩性的性喚起在腦區的激活情況有所差異，他們發現相比女性雙側杏仁核被激活，男性只有左側被激活，男性左前扣帶回的激活比女性的顯著，而女性胼胝體壓部的激活比男性的顯著。

當然，這些兩性的差異可能是生理結構差異引起的，也可能是受到刺激源內容的影響。在研究的過程中，人們就發現性刺激源的差異可能引起不同的結果，而且兩性對不同的刺激源可能有不同的反應。

大多數作為研究中刺激源的色情錄像主要是無情節的兩性性交視頻片斷。而Chung等[13]認為色情錄像的內容會影響男女性喚起在中樞神經系統的表現，因此他們使用有情節、帶有感情的色情視頻片斷及無情節的直接展示性交過程的色情視頻片斷作為刺激源，對于前者，女性的中樞神經系統激活程度比男性的高并伴有更強烈的自評性喚起程度；而對于后者，則是男性的中樞神經系統激活程度較高及伴有更強烈的自評性喚起程度。此外，他們的研究并沒有發現杏仁核的激活，這與其他研究結果不同，不過，他們認為可能是刺激源的不同造成的，從而他們提出，在使用fMRI研究性喚起在女性中樞神經系統的表現時應該注意到視覺色情材料類型的影響，特別是以此法評估女性的性功能時要更為謹慎。對此，我們應該注意到男女觀看色情錄像時性喚起的差異，可能為生理解剖的關系（如Karama[10]所說），也可能為刺激源的因素，畢竟男女的性偏好及認知過程有所不同[14]。

除了視覺刺激來誘導性喚起，有些研究則使用觸覺刺激。Georgiadis等[15]便采用由伴侶幫受試者手淫的方式來誘導性喚起，并為了減少對MR信號的干擾而采用ASL fMRI技術。該實驗設計的優越之處在于呈現了接近完整真實的性反應過程，即從喚起到射精再到射精后不應期。該實驗主要觀察性活動相關大腦血流（sexual activity-related cerebral blood f ow，rCBF）變化，結果發現腹側蒼白球的rCBF在剛勃起時最高，在刺激結束后則最低，而右側基底前腦區的rCBF與性喚起程度呈最明顯的正相關關系。此外，他們發現外側下丘腦和中間扣帶回前部的rCBF隨著勃起增加，而腹前側下丘腦和前扣帶回的rCBF則隨著陰莖由勃起變疲軟（刺激后）而變化，也即，下丘腦和扣帶回的不同亞區有不同的功能。

還有值得注意的一點是，有學者認為在研究的過程中應該注意到激素會影響中樞神經系統對性刺激的反應[14]，Rupp等[16]通過fMRI了解性激素如何影響大腦對女性的性欲和性行為進行調節，他們觀察了女性在月經周期不同階段對潛在男性伴侶的性興趣，并發現在卵泡期，女性表現出更大的性興趣時，眼窩前額皮質的激活會有所增強，而眼窩前額皮質的激活提示正面的評價。這意味著性激素通過調節眼窩前額皮質的激活程度，從而影響女性對伴侶的評估，進而可能影響其性欲和性行為。

除了以上所述可能存在的影響因素，受試者的性取向也被認為是研究中不得不考慮的一個因素，下文將詳細敘述。

三、性取向的研究

在大多數相關研究中，使用的受試者都是異性戀人群，但是，在性喚起的研究中，性取向（sexua orientation）被認為會影響中樞神經系統對性刺激的處理，異性戀和同性戀的大腦激活模式可能存在差異。Ponseti等[17]在研究中使用了只有裸體軀干而不顯示出頭部和四肢的男性或女性色情圖片作為性刺激材料，盡可能保證了色情圖片的性別特異性，只引起性喚起，而不會刺激大腦產生關于表情、姿勢等額外的信息。他們讓同性戀男女和異性戀男女觀看男性或者女性的色情圖片（單性性刺激），發現單性性刺激會引起性取向特異性的腦區激活，表現在腹側紋狀體、正中丘腦、雙側運動前區皮質在觀看性偏好的圖片時更強烈的激活，這說明了性取向對大腦激活模式的重要影響。然而，也有相關研究提出不同的見解。Zeki等[18]讓不同性取向的男女受試者分別瀏覽他們的愛人和同性朋友的面孔，通過fMRI的比較并沒有發現各組之間的大腦激活模式存在差異，不過此研究沒有評估受試者的性喚起程度。Sylva等[19]則認為性取向對中樞神經系統的影響存在性別差異。他們采用男女裸體、男男性行為和女女性行為的圖像作為性刺激材料，觀察了同性戀男女和異性戀男女大腦激活模式的差異，結果表明女性（同性戀和異性戀）對上述各類圖像的大腦激活模式沒有明顯的差異，而男性（同性戀和異性戀）對于性偏好的圖像在涉及視覺注意、動機和性喚起的腦區有更強烈的激活。這提示了性取向對中樞神經系統的影響存在性別差異。另外，研究所用的刺激材料可能會對結果產生干擾，這一點亦值得注意。

既然性取向與大腦激活模式有一定的聯系，那么是否可以通過fMRI在功能解剖層面上鑒定性取向？ Ponseti等[20]對此進行嘗試。他們用fMRI研究了12名異性戀男性和14名同性戀男性分別瀏覽同性和異性色情圖片時的大腦fMRI，結果發現fMRI能很好地預測受試者性取向（Fisher線性判別分析：敏感性92%，特異性85%）。他們總結道：同性戀和異性戀男性對偏好的性刺激會有不同的大腦活動，利用這種差異可以判斷性取向并且其精確性與陰莖測量分類法（phallometric classif cation）一樣。

四、易性癥的研究

作為性少數人群中的易性癥（transsexuals）人群也成為研究的對象。易性癥被認為是一種性心理障礙性疾病，表現為一種對自己性身份作相反認定，渴望成為異性或確實相信自己就是另一性別的人的性偏離疾病[21]。易性癥有兩個類型，男-女易性癥（male to female transsexuals，MTF）和女-男易性癥（female to male transsexuals，FTM）。Gizewski等[22]用fMRI對比了治療前的男-女易性者（MTF）與正常男女性觀看色情錄像時的大腦，發現MTF的大腦激活模式與女性相近，而與男性相比有明顯的差別，即男性的左丘腦、雙側杏仁核、眶額及島葉皮層明顯激活而MT沒有激活，但受試者的自評性喚起程度不存在明顯差異。Santarnecchi等[23]使用靜息fMRI（Resting-Stat fMRI）探究了治療前的FTM與正常男女性的差別，結果偏向于支持FTM的大腦連通性更接近于女性而不是男性的觀點。這與易性癥患者大腦會發生重構而趨向于相反性別的普遍觀點不同。不過，作者認為此研究樣本量不足（FTM組僅為一人）限制了對結果的解釋，因此還需要更大樣本量的研究來證明。Oh等[2則以變性術后異性激素治療的MTF作為研究對象，使用3.0T fMRI觀察MTF在視覺性刺激下的大腦激活情況。在對比了觀看男性裸體圖像與女性裸體圖像時的大腦激活情況后，研究者認為MTF的大腦激活模式明顯類似于正常女性，反映MTF的性取向與其生物學性別相反。

雖然以上研究對易性癥患者的大腦激活模式尚存在爭議，但是fMRI有一定的潛力作為易性癥患者評估和診斷工具，并且為變性手術的實施提供客觀的依據。不可否認，fMRI在這方面的臨床應用還需要更多的研究。

五、性功能障礙的研究

fMRI除了應用于了解性喚起在中樞神經系統的表現，更重要的是應用于評估和診斷性功能障礙，了解治療效果，評價治療方案。

從對性功能障礙患者的研究中，我們可能發現新的診斷性功能障礙的方法，例如，Cera等[25]用fMR研究心因性勃起功能障礙（erectile dysfunction，ED）患者在色情錄像誘導下的性喚起，發現心因性ED患者的左上頂葉比健康者的激活程度要高，推測左上頂葉可能對性喚起起到抑制的作用。這也提示我們評估和診斷性功能障礙不僅僅考慮促進腦區的激活減弱，也要考慮抑制腦區的激活增強。

從對患者治療前后的研究中，我們還可以了解治療性功能障礙藥物的治療效果、作用部位，例如，Montorsi等[26]用fMRI研究服用阿樸嗎啡前后在色情錄像誘導下的性喚起。阿樸嗎啡在動物實驗中確認可以啟動勃起反應，但在人體上缺乏明確的療效證據。Montorsi等[26]讓心因性ED患者服用阿樸嗎啡或安慰劑，結果示服用阿樸嗎啡者比服用安慰劑者的腦區激活程度要高，而且額外激活了伏核、下丘腦、中腦等皮層下深部結構，并且更接近于健康者的腦區激活情況。另外值得注意的是前基底部和顳側的邊緣系統皮層在服用阿樸嗎啡患者中是被抑制的。這說明了通過fMRI可以了解性功能障礙患者藥物治療的效果，還可以知道藥物的作用部位。

同樣地，通過fMRI還可以了解繼發性性功能障礙，如藥物引起的性功能障礙，例如5-羥色胺再攝取抑制劑（selective serotonin reuptake inhibitors，SSRIs）作為治療抑郁癥的主要藥物常引起性功能障礙，而抑郁癥患者可能本身便存在性功能障礙。Abler等[27]為了解SSRIs引起的性功能障礙的中樞神經機制，以健康男性為受試者，在服用帕羅西汀或丁氨苯丙酮（不引起性功能障礙的替代藥）或安慰劑后，用fMRI研究在色情錄像誘導下的性喚起。他們發現與服用安慰劑或丁氨苯丙酮者相比，服用帕羅西汀者在觀看色情錄像時腦區的激活確實存在減弱,特別是這些腦區：腹側紋狀體、中腦及扣帶回。這些激活減弱的腦區可能參與引起SSRIs相關的性功能障礙。

還有學者利用fMRI了解其他疾病引起的性功能障礙，如Yang[28,29]初步研究了伴有性功能障礙的抑郁癥患者在觀看色情錄像時中樞神經系統的激活情況，這有助于抑郁癥患者性功能障礙的診斷。他們認為進一步的研究可關注治療后的抑郁患者和沒有性功能障礙的抑郁患者。

六、其他

最后，我們發現fMRI還被用于了解性喚起過程中脊髓的神經活動。Kozyrev等[30]成功用fMRI研究健康男性受試者在觀看色情錄像和自慰時脊髓的神經活動，這不僅證實了fMRI在脊髓的應用，而且有助于明白脊髓損傷引起的性功能障礙，這將可作為之后的研究方向。

Komisaruk等[31]則將fMRI用于研究脊髓橫斷的女性。他們發現脊髓橫斷的女性受試者在生殖器撫摸后出現性相關腦區的激活，意味著生殖器感受器的神經沖動繞過橫斷的脊髓直接傳遞給大腦，這也意味著存在不經過脊髓路徑而獲得性高潮的其他神經通路。

總 結

fMRI可以很好地幫助人們認識性喚起在中樞神經系統的表現。將fMRI應用于性喚起、性行為的研究將有助于性功能障礙的診斷和治療，及有助于對同性戀、易性者等少數人群的認識。

但按目前的研究成果來看，人們尚未用fMRI充分闡明性喚起在中樞神經系統的表現，比如促進腦區和抑制腦區的定位、激活的程度等問題并沒有一致的結論。研究者在設計實驗時，需注意到這類研究受到很多因素的影響，比如年齡、性別、性取向、刺激的方式、材料、時間，性喚起的程度，激素水平等等，甚至不同的種族，由于不同的性文化，可能導致大腦對性刺激的反應有所不同，也正因為此，我們需要更多具備可比性的研究。

在性相關的領域里，fMRI的未來研究方向還主要集中在性功能障礙人群身上，包括器質性、心因性、繼發性障礙患者，通過fMRI了解其治療前后的差異將有很大意義。同時，對性功能障礙患者研究不應局限于異性戀人群，對同性戀、易性者等少數人群同樣有必要。

磁共振成像; 性喚起

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（2014-09-10收稿）

10.3969/j.issn.1008-0848.2014.12.019

R 814.46; R 698