邱 湧陳華顯齊 濤綜述 陳 俊張 濱審校
1. 中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院(廣州 510000); 2. 中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院不育與性醫(yī)學(xué)科
功能磁共振成像在性喚起研究中的進(jìn)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(xué)中山醫(yī)學(xué)院(廣州 510000); 2. 中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院不育與性醫(yī)學(xué)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(shù),由于其無創(chuàng)傷、無輻射、高時(shí)間分辨率和高空間分辨率等優(yōu)勢(shì)而得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。完成fMRI只需要通用的MRI設(shè)備。其工作原理是對(duì)與腦激活相關(guān)的血氧濃度、代謝產(chǎn)物濃度、血流動(dòng)力學(xué)變化引起的MR信號(hào)強(qiáng)度變化進(jìn)行分析,從而以圖像形式呈現(xiàn)。常用的成像技術(shù)主要是血氧水平依賴性(Blood oxygen level dependent, BOLD)對(duì)比度成像,其原理是對(duì)激活的腦區(qū)中含氧血紅蛋白濃度變化的測(cè)量,因?yàn)榧せ畹哪X區(qū)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(huì)隨著氧化而由正值(順磁)變負(fù)值(逆磁),從而表現(xiàn)為MR信號(hào)強(qiáng)度的變化。此外,有些學(xué)者喜歡使用動(dòng)脈自旋標(biāo)記法(artery spin labeling,ASL),該方法是檢測(cè)經(jīng)過激活腦區(qū)的被標(biāo)記過的液體的磁化強(qiáng)度。與BOLD fMRI相比,ASL fMRI允許更長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量、更精確的神經(jīng)活動(dòng)定位、更少的信號(hào)干擾[1-3]。
fMRI主要廣泛應(yīng)用于神經(jīng)病學(xué)、精神病學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域,如fMRI被廣泛應(yīng)用于抑郁癥、精神分裂癥、物質(zhì)依賴等疾病的發(fā)病機(jī)制、定位、大腦功能改變等的研究。對(duì)于早老性癡呆、腦卒中、癲癇等神經(jīng)科疾病的研究,fMRI也在定位、功能改變、療效評(píng)價(jià)等方面扮演了重要的角色。另外,fMRI在心理學(xué)、中醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域被大量應(yīng)用。
近年來,fMRI也被越來越多地應(yīng)用于性喚起的研究。性喚起是指性相關(guān)刺激引起性興奮的過程。Redouté[4]等將性喚起的過程分為4個(gè)部分:認(rèn)知、動(dòng)機(jī)、情緒和自主神經(jīng)反應(yīng)。這4個(gè)部分相互關(guān)聯(lián)并協(xié)同作用完成性喚起的過程,并都涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)。鑒于fMRI能很好地揭示性喚起的大腦活動(dòng)基礎(chǔ),讓人更深入地了解性喚起,fMRI將有很大的應(yīng)用價(jià)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(jìn)一步應(yīng)用,本文將簡(jiǎn)要介紹fMRI在性喚起研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展。
研究者們最先想了解的內(nèi)容是“fMRI能否獲得性喚起相關(guān)的激活腦區(qū)?”,他們讓受試者在fMRI設(shè)備掃描下,使用圖片、錄像或手刺激誘導(dǎo)性喚起,通過自評(píng)性喚起或測(cè)量陰莖勃起情況來記錄性喚起程度,從而獲得性喚起相關(guān)的激活腦區(qū)。
Park等[5]最早發(fā)表了相關(guān)研究。他們使用男性受試者,用色情錄像誘導(dǎo)性喚起(性喚起程度由受試者自評(píng)),再用BOLD fMRI掃描大腦,獲得如下性喚起相關(guān)的激活腦區(qū):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(jìn)行了相似的研究,但與Park等[5]使用受試者自評(píng)反映性喚起程度不同,Arnow等[[5]發(fā)現(xiàn)的有所不同是可理解的。他們發(fā)現(xiàn)的與陰莖勃起相關(guān)的腦區(qū)中,以下腦區(qū)激活最強(qiáng)烈,這包括屏狀核在內(nèi)的右島葉,左尾狀核與殼核,右枕中回、顳中回,雙側(cè)扣帶回,BA24 和 BA 32,BA37/19,而右側(cè)下丘腦的激活程度則相對(duì)較小。從上述可知,Arnow等[6]和Park等[5]發(fā)現(xiàn)的腦區(qū)確實(shí)是不完全相同的。
鑒于性喚起是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,人們對(duì)腦區(qū)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(dǎo)出男性不同程度的性喚起:?jiǎn)酒鸬珶o勃起、勃起,首次將相關(guān)腦區(qū)的激活情況與陰莖不同反應(yīng)時(shí)相(無勃起、剛勃起、充分勃起)聯(lián)系起來,這種動(dòng)態(tài)關(guān)系將有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和了解性喚起。他們發(fā)現(xiàn)在圖片和錄像刺激實(shí)驗(yàn)中以下腦區(qū)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(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)(海馬區(qū)和杏仁核);而以下腦區(qū)只在錄像刺激實(shí)驗(yàn)中有激活:丘腦、前扣帶回、下丘腦、島葉、次軀體感覺皮質(zhì)(SⅡ)。在剛勃起、充分勃起時(shí),島葉、SⅡ、前扣帶回、杏仁核的激活增強(qiáng),下丘腦的激活增強(qiáng)則只發(fā)生在剛勃起時(shí)而不在充分勃起時(shí)。作者認(rèn)為,與圖片不引起勃起相比,由錄像誘導(dǎo)出的勃起引起更多腦區(qū)的激活,丘腦、前扣帶回、下丘腦、島葉、SⅡ等腦區(qū)則只在錄像實(shí)驗(yàn)中激活,可能參與更復(fù)雜的性喚起過程。
性喚起的產(chǎn)生、發(fā)展是個(gè)復(fù)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(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn)。所以研究“不同的實(shí)驗(yàn)條件下,通過fMRI獲得的激活腦區(qū)”是其中一個(gè)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(píng)估性喚起,結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(jīng)系統(tǒng)層面揭示年齡相關(guān)的性功能減弱。
關(guān)于用fMRI了解兩性的性喚起在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的差異,最早的研究由Park等[9]完成。他們發(fā)現(xiàn),在色情材料的視覺刺激下,女性的以下腦區(qū)出現(xiàn)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(yàn)沒有直接進(jìn)行性別間的比較,但對(duì)比Park等對(duì)男受試者的研究[5,9](結(jié)果見上文)可看出,女性的激活腦區(qū)與男性的存在相似之處。
Karama等[10]的研究認(rèn)可這種兩性的相似性,同時(shí)指出差異性。其研究認(rèn)為,兩性大腦在激活程度有所不同,他們發(fā)現(xiàn)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(qū)的激活程度與其自述的性喚起程度呈正相關(guān);他們認(rèn)為男性比女性在觀看色情錄像時(shí)有更強(qiáng)的性喚起可能與兩性的下丘腦差異有關(guān)。Hamann等[11]的研究同樣認(rèn)為,盡管男性與女性在觀看色情材料時(shí)激活的腦區(qū)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(rèn)為杏仁核可能參與調(diào)節(jié)男性在視覺刺激下出現(xiàn)的性喚起和性行為。楊波等[12]進(jìn)行類似的研究,同樣發(fā)現(xiàn)兩性的性喚起在腦區(qū)的激活情況有所差異,他們發(fā)現(xiàn)相比女性雙側(cè)杏仁核被激活,男性只有左側(cè)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(dāng)然,這些兩性的差異可能是生理結(jié)構(gòu)差異引起的,也可能是受到刺激源內(nèi)容的影響。在研究的過程中,人們就發(fā)現(xiàn)性刺激源的差異可能引起不同的結(jié)果,而且兩性對(duì)不同的刺激源可能有不同的反應(yīng)。
大多數(shù)作為研究中刺激源的色情錄像主要是無情節(jié)的兩性性交視頻片斷。而Chung等[13]認(rèn)為色情錄像的內(nèi)容會(huì)影響男女性喚起在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn),因此他們使用有情節(jié)、帶有感情的色情視頻片斷及無情節(jié)的直接展示性交過程的色情視頻片斷作為刺激源,對(duì)于前者,女性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)激活程度比男性的高并伴有更強(qiáng)烈的自評(píng)性喚起程度;而對(duì)于后者,則是男性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)激活程度較高及伴有更強(qiáng)烈的自評(píng)性喚起程度。此外,他們的研究并沒有發(fā)現(xiàn)杏仁核的激活,這與其他研究結(jié)果不同,不過,他們認(rèn)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(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn)時(shí)應(yīng)該注意到視覺色情材料類型的影響,特別是以此法評(píng)估女性的性功能時(shí)要更為謹(jǐn)慎。對(duì)此,我們應(yīng)該注意到男女觀看色情錄像時(shí)性喚起的差異,可能為生理解剖的關(guān)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(rèn)知過程有所不同[14]。
除了視覺刺激來誘導(dǎo)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(dǎo)性喚起,并為了減少對(duì)MR信號(hào)的干擾而采用ASL fMRI技術(shù)。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)越之處在于呈現(xiàn)了接近完整真實(shí)的性反應(yīng)過程,即從喚起到射精再到射精后不應(yīng)期。該實(shí)驗(yàn)主要觀察性活動(dòng)相關(guān)大腦血流(sexual activity-related cerebral blood f ow,rCBF)變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn)腹側(cè)蒼白球的rCBF在剛勃起時(shí)最高,在刺激結(jié)束后則最低,而右側(cè)基底前腦區(qū)的rCBF與性喚起程度呈最明顯的正相關(guān)關(guān)系。此外,他們發(fā)現(xiàn)外側(cè)下丘腦和中間扣帶回前部的rCBF隨著勃起增加,而腹前側(cè)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(qū)有不同的功能。
還有值得注意的一點(diǎn)是,有學(xué)者認(rèn)為在研究的過程中應(yīng)該注意到激素會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)性刺激的反應(yīng)[14],Rupp等[16]通過fMRI了解性激素如何影響大腦對(duì)女性的性欲和性行為進(jìn)行調(diào)節(jié),他們觀察了女性在月經(jīng)周期不同階段對(duì)潛在男性伴侶的性興趣,并發(fā)現(xiàn)在卵泡期,女性表現(xiàn)出更大的性興趣時(shí),眼窩前額皮質(zhì)的激活會(huì)有所增強(qiáng),而眼窩前額皮質(zhì)的激活提示正面的評(píng)價(jià)。這意味著性激素通過調(diào)節(jié)眼窩前額皮質(zhì)的激活程度,從而影響女性對(duì)伴侶的評(píng)估,進(jìn)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(rèn)為是研究中不得不考慮的一個(gè)因素,下文將詳細(xì)敘述。
在大多數(shù)相關(guān)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(rèn)為會(huì)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)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(huì)刺激大腦產(chǎn)生關(guān)于表情、姿勢(shì)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(fā)現(xiàn)單性性刺激會(huì)引起性取向特異性的腦區(qū)激活,表現(xiàn)在腹側(cè)紋狀體、正中丘腦、雙側(cè)運(yùn)動(dòng)前區(qū)皮質(zhì)在觀看性偏好的圖片時(shí)更強(qiáng)烈的激活,這說明了性取向?qū)Υ竽X激活模式的重要影響。然而,也有相關(guān)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(fā)現(xiàn)各組之間的大腦激活模式存在差異,不過此研究沒有評(píng)估受試者的性喚起程度。Sylva等[19]則認(rèn)為性取向?qū)χ袠猩窠?jīng)系統(tǒng)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(jié)果表明女性(同性戀和異性戀)對(duì)上述各類圖像的大腦激活模式?jīng)]有明顯的差異,而男性(同性戀和異性戀)對(duì)于性偏好的圖像在涉及視覺注意、動(dòng)機(jī)和性喚起的腦區(qū)有更強(qiáng)烈的激活。這提示了性取向?qū)χ袠猩窠?jīng)系統(tǒng)的影響存在性別差異。另外,研究所用的刺激材料可能會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生干擾,這一點(diǎn)亦值得注意。
既然性取向與大腦激活模式有一定的聯(lián)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(duì)此進(jìn)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(shí)的大腦fMRI,結(jié)果發(fā)現(xiàn)fMRI能很好地預(yù)測(cè)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(jié)道:同性戀和異性戀男性對(duì)偏好的性刺激會(huì)有不同的大腦活動(dòng),利用這種差異可以判斷性取向并且其精確性與陰莖測(cè)量分類法(phallometric classif cation)一樣。
作為性少數(shù)人群中的易性癥(transsexuals)人群也成為研究的對(duì)象。易性癥被認(rèn)為是一種性心理障礙性疾病,表現(xiàn)為一種對(duì)自己性身份作相反認(rèn)定,渴望成為異性或確實(shí)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(gè)類型,男-女易性癥(male to female transsexuals,MTF)和女-男易性癥(female to male transsexuals,F(xiàn)TM)。Gizewski等[22]用fMRI對(duì)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(shí)的大腦,發(fā)現(xiàn)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(cè)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(píng)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(jié)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(diǎn)。這與易性癥患者大腦會(huì)發(fā)生重構(gòu)而趨向于相反性別的普遍觀點(diǎn)不同。不過,作者認(rèn)為此研究樣本量不足(FTM組僅為一人)限制了對(duì)結(jié)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(shù)后異性激素治療的MTF作為研究對(duì)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(duì)比了觀看男性裸體圖像與女性裸體圖像時(shí)的大腦激活情況后,研究者認(rèn)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(xué)性別相反。
雖然以上研究對(duì)易性癥患者的大腦激活模式尚存在爭(zhēng)議,但是fMRI有一定的潛力作為易性癥患者評(píng)估和診斷工具,并且為變性手術(shù)的實(shí)施提供客觀的依據(jù)。不可否認(rèn),fMRI在這方面的臨床應(yīng)用還需要更多的研究。
fMRI除了應(yīng)用于了解性喚起在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn),更重要的是應(yīng)用于評(píng)估和診斷性功能障礙,了解治療效果,評(píng)價(jià)治療方案。
從對(duì)性功能障礙患者的研究中,我們可能發(fā)現(xiàn)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(dǎo)下的性喚起,發(fā)現(xiàn)心因性ED患者的左上頂葉比健康者的激活程度要高,推測(cè)左上頂葉可能對(duì)性喚起起到抑制的作用。這也提示我們?cè)u(píng)估和診斷性功能障礙不僅僅考慮促進(jìn)腦區(qū)的激活減弱,也要考慮抑制腦區(qū)的激活增強(qiáng)。
從對(duì)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(dǎo)下的性喚起。阿樸嗎啡在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中確認(rèn)可以啟動(dòng)勃起反應(yīng),但在人體上缺乏明確的療效證據(jù)。Montorsi等[26]讓心因性ED患者服用阿樸嗎啡或安慰劑,結(jié)果示服用阿樸嗎啡者比服用安慰劑者的腦區(qū)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(jié)構(gòu),并且更接近于健康者的腦區(qū)激活情況。另外值得注意的是前基底部和顳側(cè)的邊緣系統(tǒng)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(fā)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(jīng)機(jī)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(dǎo)下的性喚起。他們發(fā)現(xiàn)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(shí)腦區(qū)的激活確實(shí)存在減弱,特別是這些腦區(qū):腹側(cè)紋狀體、中腦及扣帶回。這些激活減弱的腦區(qū)可能參與引起SSRIs相關(guān)的性功能障礙。
還有學(xué)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(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(rèn)為進(jìn)一步的研究可關(guān)注治療后的抑郁患者和沒有性功能障礙的抑郁患者。
最后,我們發(fā)現(xiàn)fMRI還被用于了解性喚起過程中脊髓的神經(jīng)活動(dòng)。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(shí)脊髓的神經(jīng)活動(dòng),這不僅證實(shí)了fMRI在脊髓的應(yīng)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(fā)現(xiàn)脊髓橫斷的女性受試者在生殖器撫摸后出現(xiàn)性相關(guān)腦區(qū)的激活,意味著生殖器感受器的神經(jīng)沖動(dòng)繞過橫斷的脊髓直接傳遞給大腦,這也意味著存在不經(jīng)過脊髓路徑而獲得性高潮的其他神經(jīng)通路。
fMRI可以很好地幫助人們認(rèn)識(shí)性喚起在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn)。將fMRI應(yīng)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(duì)同性戀、易性者等少數(shù)人群的認(rèn)識(shí)。
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(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn),比如促進(jìn)腦區(qū)和抑制腦區(qū)的定位、激活的程度等問題并沒有一致的結(jié)論。研究者在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),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(shí)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(dǎo)致大腦對(duì)性刺激的反應(yīng)有所不同,也正因?yàn)榇?,我們需要更多具備可比性的研究?/p>
在性相關(guān)的領(lǐng)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(zhì)性、心因性、繼發(fā)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(shí),對(duì)性功能障礙患者研究不應(yīng)局限于異性戀人群,對(duì)同性戀、易性者等少數(shù)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