性相关视觉刺激对右脑Broca区不对称性兴奋的功能核磁共振研究

【摘 要】 目的:了解与视觉性刺激相关的脑功能定位。方法:用张贴广告的形式征集到13例正常女性,通过功能核磁共振比较其观看普通影片和含有性内容图片时的大脑兴奋差异,确定差异有统计学意义的脑区。结果:与中性图片相比,涉性图片激发了广泛的大脑区域,包括侧枕叶皮质、中央后回、顶上小叶、枕叶梭状回、海马等。大部分脑区的兴奋都是左右半球对称的,只有额下回岛盖部(Z=3.64,P

【关键词】 性心理;额下回岛盖部和三角部;Broca区;功能核磁共振

中图分类号:C913.14,R395.1 文献标识码:A 文章编号:1000-6729(2010)001-0073-04

doi:10.3969/j.issn.1000-6729.2010.01.017

Visual sexual stimuli induced asymmetrical activation

on Broca' s area on right hemisphere:anfMRI research

ZHU Xun1,WANG Xiao-Ying2,3,GAO Song2,HU Pei-Cheng1

1Department of Medical Psychology,Peking University Health Science Center,No.38,Xueyuan Road,

Haidian District,Beijing 100191,China

2Beijing Key Lab of Medical Physics and Engineering,Peking University,Haidian Chengfulu 201,

Beijing 100871,China

3Department of Radiology,Peking University First Hospital,No.8,Xishiku Street,Xicheng District,

Beijing 100034,China

Corresponding author:HU Pei-Cheng,E-mail:pchu@bjmu.省略

【Abstract】 Objective:To investigate the brain activation patten associated with visual sexual stimuli.Method:Thirteen healthy right-handed women were enrolled through advertisements on campus.They were scanned under functional magnetic resonance imaging(fMRI) when they watched emotional neutral films excepts and erotic films excepts.Statistic on theses data reveals the difference of brain activation.Result:The results showed that,compared to emotional neutral films,sexual visual stimuli were associated with the activation of a set of bilateral brain areas including lateral occipital cortex,postcentral gyrus,superior parietal lobule,occipital fusiform gyrus, hippocampus,and so on.Most activated brain areas are bilateral.Only in inferior frontal gyrus pars opercularis(Z=3.64,P

【Key words】 sexual message processing;inferior frontal gyrus;Broca's area;fMRI

人脑左半球额下回岛盖部和三角部(Brodmann区 44,45),在传统的大脑功能分区上被认为主要与语言相关,被称为Broca区[1]。电生理,Wada测试以及功能影像研究都表明,Broca区以及同样和语言处理密切相关的Wernicke区,在绝大多数人群(约97%)中均位于大脑左半球[2]。Broca区的已知功能涵盖了语义理解,肢体语言理解,以及对外界事物运动的识别和分析[3-5]。近年来还发现其与音乐的欣赏之间有联系[6]。

Broca区是不多的几个已被确认的左右半球功能不同的区域之一,文献研究表明与语言相关的功能主要由该区域的左半球部处理[2],其对侧半球的功能则较少报道。我们在进行女性性心理过程的研究中,发现其右半球部分于性心理活动有显著的相关性。与性有关的大脑功能研究,国外已有一些报道,其结果包括大脑皮质以及一些皮质下结构如右额叶皮质,下颞叶皮质,左侧扣带回前份,岛叶,枕颞叶,内侧前额叶,眶额叶皮层,中央前-后回,下丘脑,丘脑,小脑及杏仁核的兴奋[7-11]。而以中国女性为对象的研究少见。本文以13例正常女性为样本,来了解与视觉性刺激相关的脑功能定位。

1 对象与方法

1.1 对象

通过在北大医学部张贴广告征召受试。共征得13位健康女性。均无精神及神经疾病史,右利手并报告其性取向为异性,教育程度均为本科以上。年龄24~36岁,平均(27.4±4.5) 岁;均报告月经周期正常,平均周期为(31.6±3.5)天;2位已婚。所有实验者在近期均未接受性激素治疗(例如各类药物避孕)。经过检视实验中得到的高分辨结构像,未发现脑组织和结构有异常。

该研究经过北京大学医学部伦理委员会的批准,并取得了受试签署的知情同意书。所有受试均因参加实验而获得了相应的报酬。

1.2 实验方法

实验方法参照文献研究[7,9]。视觉刺激通过一台背投投影至一个半透明屏幕上(30 cm×20 cm)。当受试以接受扫描躺在磁体腔时,正好可以通过一个固定在头线圈上的镜子清楚地看见整个屏幕。视觉刺激以标准的区块设计方式出现,每一个区块包括:中性图片(6 s),一个关于此图片的小问题(6 s),含有性意义的图片(6 s),一个关于此图片的问题(6 s),随后是6 s的黑屏。跟随于图片后的小问题的内容是一个涉及该图片的表述,例如:你是否认识图片上的人?你觉得该图片的性意义是否强烈?受试被要求通过选择其右手边的一个塑料按钮来回答是或者否。每次实验共呈示13个区块(Block),合计390 s。

实验所用的中性图片和有性意义的图片均选自国际情绪图片系统(International Affective Picture System,IAPS)[12]:有性意义的图片内容为一个男性和一个女性之间的性活动,包括亲吻、,以及;中性图片为风景以及生活场景(例如购物)。图片的选取参照该图片系统说明书,由实验者通过预实验选出。

在1个月内,每位受试均以相同的程序重复了3～4次实验,平均间隔时间为(8.1±3.4)天。每个受试的每次实验中所呈示的照片均相同,但出现的顺序则是随机的。

1.3 数据采集

所有的影像均由通用电气公司生产的3.0T Signa Excite system( GE Medical Systems,Milwaukee,WI)使用正交鸟笼头部线圈采集。受试在每次实验中接受一次持续399 s(133-volume)的全头功能像扫描,使用参数为[序列:平面回波;回波时间TE=30 ms,重复时间TR=3000 ms,翻转角=90 °,采集矩阵=64×64,29层连续轴位影像(层厚5 mm),图层范围= 24 cm×24 cm,间隔采集]。高分辨的结构像以反转回复梯度损毁回波序列采集,使用参数为:TE/TR/TI/图层范围/翻转角/采集矩阵= 7.4 ms/ 3 ms/ 450 ms/ 24 cm×18 cm/ 20度/ 256×256,124层连续轴位影像(层厚1.4 mm)。

1.4 数据分析

实验数据的处理由FSL软件套件完成(version 4.04,FMRIB Software Library,Oxford Center for Functional Magnetic Resonance Imaging of the Brain,Oxford University,Oxford,UK)[13]。功能像首先进行预处理,包括移去非大脑组织,运动校正,以及高通滤波去除基线漂移,随后以中性图片为对照,以含有性意义的图片为刺激建立时间模型并做估计。组水平的统计首先将各受试每人的各次实验以固定效应模型(fix-effext model)分析得出每人的平均脑兴奋,随后将各受试的平均脑兴奋以混合效应模型(mix-effect model)分析得到受试组的扣除观看中性图片后的观看性图片时的平均脑兴奋图。统计确定差异有统计学意义脑区所使用的阈值为Z>2.3,P (校正后)

2 结 果

统计结果表示,与中性图片相比,涉性图片激发了广泛的大脑区域,包括枕叶皮质,小脑,岛叶,海马等;大部分脑区的兴奋为左右半球对称的,仅额下回岛盖部和三角部除外(见表1、图1)。

3 讨 论

在本研究中,大部分检测到的脑区兴奋结果与以往相关的文献报道相符,即,与性相关的视觉刺激将引起一系列包括大脑皮质以及一些皮质下结构的兴奋[7-11]。值得注意的是一处不对称兴奋的脑区。如图1所显示,大部分被兴奋的大脑皮质均呈现对称样分布。但是,额下回岛盖部和三角部(Brodmann区44,45)的兴奋呈现了左右半球的不对称性,且右半脑强于左半脑。左侧额下回岛盖部和三角部,在传统的大脑功能分区上被识别为 Broca区,为经典的与语言相关的脑区之一。电生理, Wada测试以及功能影像研究均表明, 在绝大多数人群中,是大脑左半球额下回岛盖部和三角部参与了语言的处理过程,而不是大脑右半球的相应部位。但是,在解剖学上,左右半球是没有可见的结构差异的,它们的差异主要表现在功能上[14]。

传统的看法中,Broca区的主要功能被认为是涉及语言的表达[15]。即,Broca区的损伤将会使患者无法讲话(运用词语),但是可以理解语言的内容。研究表明,Broca区同时也参与到对于语言的理解,特别是参与了对于肢体语言的理解以及发生[16-17]。在大脑进化过程中,左右大脑半球的同一区域逐渐分化和专门化,分别处理两个不同的高级认知活动,深入地了解这一点对于了解这两种高级认知活动之间的相互关系和大脑的组织和运行方式,将是极其有帮助的。但是,正如Broca区在语言这个复杂的认知行为过程中主要担负的只是一个角色一样,Broca区的对侧脑区于性心理活动中具体担负的应该也只是性信息处理的一个阶段,其具体的角色和功能还有待进一步的设计实验和进行研究。

与性相关的大脑区域在以前的研究中确认的主要有一些皮质和皮质下的脑区,彼此构成一个复杂的神经网络,而不是由单一脑区所调控。这一点实际上和语言在大脑中的处理方式是类似的。在大脑的进化过程中,由于某种机制,使得大脑的功能向某个半球集中,相应的,也应该有另一种功能向相对的半球集中,本试验结果暗示了涉性的脑区可能也有一个优势半球的分布。

参考文献

[1]Bear MF,Connors BW,Paradiso MA.Neuroscience :exploring the brain[M].3rd ed.Philadelphia,PA:Lippincott Williams & Wilkins,2007.

[2]Desmond JE,Sum JM,Wagner AD,et al.Functional MRI measurement of language lateralization in Wada-tested patients[J].Brain,1995,118:1411-1419.

[3]Skipper JI,Goldin-Meadow S,Nusbaum HC,et al."Speech-Associated Gestures,Broca's Area,and the Human Mirror System"[J].Brain Lang,2007,101:260-277.

[4]Caplan D."Why is Broca's Area Involved in Syntax?[J].Cortex,2006,42:469-471.

[5]Fadiga L & Craighero L."Hand Actions and Speech Representation In Broca's Area"[J]. Cortex,2006,42:486-490.

[6]Koelsch S.Significance of Broca's area and ventral premotor cortex for music-syntactic processing[J].Cortex,2006,42:518-520.

[7]Stoleru S,Gregoire MC,Gerard D,et al.Neuroanatomi-cal correlates of visually evoked sexual arousal in human males[J].Arch Sex Behav,1999,28:1-21.

[8]Bocher M,Chisin R,Parag Y,et al.Cerebral activation associated with sexual arousal in response to a pornographic clip:A O-15-H2O,PET study in heterosexual men[J].Neuroimage,2001,14:105-117.

[9]Ferretti A,Caulo M,Del Gratta C,et al.Dynamics of male sexual arousal distinct components of brain activation revealed by fMRI[J].Neuroimage,2005,26:1086-1096.

[10]Hamann S,Herman RA,Nolan CL,et al.Men and wo-men differ in amygdala response to visual sexual stimuli[J].Nature Neurosci,2004,7:414-416.

[11]Redoute J,Stoleru S,Gregoire MC,et al.Brain processing of visual sexual stimuli in human males[J].Human Brain Mapping, 2000,11:162-177.

[12]Lang PJ,Bradley MM,Cuthbert BN.International affective picture system(IAPS):Affective ratings of pictures and instruction manual[R].Technical Report A-6.University of Florida,Gainesville,FL,2005.

[13]Smith SM,Jenkinson M,Woolrich MW,et al.Advances in functional and structural MR image analysis and implementation as FSL[J].Neuroimage,2004,23(S1):208-219.

[14]Dronkers NF,Plaisant O,Iba-Zizen MT,et al.Paul Broca's Historic Cases:High Resolution MR Imaging of the Brains of Leborgne and Lelong[J].Brain,2007,130:1432-1441.

[15]Danly M,Shapiro B.Speech prosody in brocas aphasia[J].Brain Lang,1982,16:171-190.

[16]Gentilucci M,Bernardis P,Crisi G,et al.Repetitive Tr-anscranial Magnetic Stimulation of Broca's Area Affects Verbal Responses to Gesture Observation[J].J Cogn Neurosci,2006,18(7):1059-1074.

[17]Taglialatela JP,Russell JL,Schaeffer JA,et mu-nicative Signaling Activates Broca' s Homolog in Chimpanzees[J].Curr Biol,2008,18:343-348.

2009-02-17收稿,2009-07-16录用