성적흥분(sexual arousal)이란 성교행위에서 오르가즘에 도 달하는데 필요한 준비 과정이며, 일반적으로 생리학적 반응과 함께 행동의 변화가 나타나는 특징을 가진다. 최근 들어 성반 응의 중추가 대뇌의 어느 부위에 존재하고, 또한 성적인 동기 가 신경학적으로 어떻게 설명할 수 있을 것인가에 대한 관심 이 고조되고 있다. 일반적으로 성적흥분과 관련된 외부자극은 좌반구에 비하여 감성의 뇌로 알려진 우반구에서 보다 우세하 게 반응하며, 또한 피질하 부분의 변연계(limbic system)가 감 정적 흥분을 일으키는 중추적인 역할을 하는 것으로 알려져 왔다 (1). 변연계는 대상회 (cingulate gyrus), 방해마회
(parahippocampal gyrus), 해마 (hippocampus), 편도체 (amygdala)등의 변연회와 시상(thalamus)과 시상핵의 간뇌 (diencephalon), 그리고 미상핵(caudate nucleus), 창백핵 (globus pallidus), 조가비핵 (putamen)의 기저핵 (basal ganglia)으로 구성되어있다. 이러한 변연계는 성적, 충동적인 감정을 표현하고 조절하는 기능을 갖고 있으며, 또한 흥분과 평온함, 배고픔, 목마름, 만족감, 슬픔, 애정, 행복, 투쟁과 회 피, 매력과 혐오감 등의 조절도 이곳에서 의해서 이루어진다 (1).
특히 인간을 대상으로 하는 성적 흥분에 관한 연구는 실험 상의 어려움과 도덕적인 한계점 때문에 거의 시행되지 못하고 있으며 따라서 동물실험의 결과로부터 유추할 수밖에 없는 실 정이다. 지금까지 수행해 온 동물실험의 결과를 보면 Olds 등 (2)은 전기자극 실험을 통하여 시상하부(hypothalamus)와 중 격핵(septal nucleus)이 강력한 성적 흥분을 일으키는 부위라 고 보고하고 있으며 또한 Meisel 등 (3)이 수행한 연구 결과
시각적으로 유발된 성적흥분에 의한 대뇌 변연계의 활성화: 기능적 자기 공명 영상법1
은성종・정광우1,2・김형중2・서정진2・강형근2・조기현3・윤가현4・김경요5
목적: 기능적 자기공명영상법(fMRI)을 이용하여 시각적 성적흥분과 관련된 대뇌 변연계의 영 역을 규명하고, 아울러 성적흥분과 관련된 대뇌의 신경생리학적 기전을 알아보고자 하였다.
대상과 방법: 오른손잡이 남자 10명(21-28세: 평균 24세)과 여자 10명(20-28세: 평균 23세) 을 대상으로 하여 1.5 Tesla MR Scanner(GE Signa Horizon)를 사용하여 기능적 자기공명영 상을 얻었다. 대뇌의 활성화를 유도하기 위하여 1분간의 휴지기 후 4분간 성인용 영화를 보 게 한 다음, 다시 2분간의 휴지기로 구성된 파라다임을 이용하였으며, 이때 AC-PC 선을 기 준으로 하여 7개의 횡단면으로부터 총 511개의 MR영상을 획득한 후 SPM-99 프로그램을 이용하여 활성화 영상을 얻었다.
결과: 남녀 전체를 대상으로 분석한 결과, 시각적 성적자극에 따른 대뇌 변연계의 활성화 영역 은 후대상회, 방해마회, 시상하부, 중대상회, 시상, 편도체, 전대상회, 후대상회, 뇌섬엽, 해마, 미상핵, 창백핵, 조가비핵 등 이였으며, 그 중에서도 방해마회, 대상회, 시상, 시상하부 등은 다 른 부위에 비하여 활성화율과 활성화도가 상대적으로 높게 나타났다. 대뇌의 영역별로 평균 활성화도(%, pixel수 기준)를 측정한 결과, 변연회는 11.8%, 간뇌는 10.5%, 그리고 기저핵은 3.4%의 활성화도를 보였다. 성적 흥분도와 활성화도의 상관관계의 분석결과 시상하부와 시상 에서 양(+)의 상관관계를 보였다.
결론: fMRI를 이용하여, 시각적으로 유발된 성적흥분과 관련된 대뇌 변연계의 부위별 활성화 정도를 정량적인 측면에서 평가할 수 있었으며, 이러한 결과를 성적 흥분도와의 상관성을 통 하여 시각적 성적흥분의 신경해부학적인 기전을 이해할 수 있고 나아가서는 성기능 장애와 관 련되는 임상응용에도 도움이 될 것으로 생각된다.
1전남대학교 대학원 의공학협동과정
2전남대학교 의과대학 진단방사선과학교실
3전남대학교 의과대학 신경과학교실
4전남대학교 사회과학대학 심리학과
5원광대학교 한의과대학 사상체질의학과
본 연구는 한국과학재단 목적기초연구(R01-2001-00138)지원으로 수행되 었음.
이 논문은 2003년 10월 31일 접수하여 2004년 7월 14일에 채택되었음.
역시 성적행동과 연관 있는 피질하 구조들은 중격핵, 편도체 그리고 시상하부의 후면 등이라고 주장하고 있다. 특히 시상 하부는 내분비선 조절을 통제하는 기관으로서 자율신경계의 중추이며, 성적행동(sexual behavior)의 조절 등 생명을 유지 하고 생활에 적응하는데 필요한 여러 가지 기능을 담당하는 것으로 알려져 왔다. 한편 Heath 등(4)은 인간을 대상으로 한 실험에서 변연계의 피질하 영역에 위치하는 중격핵과 시상전 핵, 시상하부를 자극함으로서 성적 극치감을 일으키는데 성공 하였다. 그러나 동물실험은 주로 대뇌의 국부적인 영역을 자 극하거나 대뇌중추의 특정부위를 절제한 후에 감성적인 행동 의 변화반응을 기초로 하였으며, 사람의 경우 역시 특정한 피 질부위가 손상된 환자로부터 얻은 임상적 결과와 수술 중에 시행한 대뇌피질에 대한 전기・생리학적 연구 결과로부터 유 추한 것들이 대부분이기 때문에 정상적인 사람을 대상으로 하 여 성적흥분과 관련된 대뇌 중추신경계에 관한 연구와는 상당 한 차이가 있을 것으로 생각된다. 또한 동물의 경우에는 종족 보존을 위한 본능적인 성격이 강하고 외부자극 역시 후각에 많이 의존하는 반면, 인간의 경우는 성적 상상력과 같은 인간 만의 독특한 특징들을 가지고 있어서 정신적, 신경학적으로 매 우 복잡하게 연관되어 있을 뿐만 아니라 인간은 후각보다는 주로 시각적인 외부자극에 대하여 보다 민감하게 반응한다는 점등에서 동물실험 결과와는 서로 차이가 있을 것으로 생각된 다(5, 6).
최근 들어 Stoleru 등(7)은 양전자방출 단층촬영법(Posi- tron emission tomography: PET)을 이용하여 시각적으로 유 발된 성적흥분이 대뇌의 특정한 부위를 활성화시킨다는 사실 을 밝혀냈다. Stoleru 등(7)이 사용했던 PET기법은 1970년 대에 개발된 핵의학 분야의 영상 기법으로서 뇌의 기능에 대 한 정보를 영상으로 표현할 수 있는 핵심적인 도구로 이용되 고 있으나, 방사선 동위원소가 표지된 물질들을 인체에 주입 하여 촬영하기 때문에 인간을 대상으로 임상적으로 이용하는 데는 한계점을 안고 있다. 한편 기능적 자기공명영상법 (functional magnetic resonance imaging, fMRI)은 1990년대 에 들어서면서 기초・임상 연구분야에 도입된 MRI 기법으로 서 혈류역학적 반응과 관련된 수소원자의 이완시간의 변화를 이용하여 영상으로 표현할 수 있는 비침습적인 방법으로서 대 뇌의 기능을 평가하는데 매우 유용하게 사용되고 있다(8-10).
fMRI는 인체를 대상으로 일정 기간 내에 반복촬영이 가능하 고, 또한 PET이나 단광자방출 단층촬영술(Single Photon Emission Computed Tomography: SPECT)에 비해 높은 공 간 해상력과 시간 분해능을 제공하고 있으므로 임상분야에서 의 그 활용범위가 더욱 커지고 있다(11). fMRI이 개발된 이 후로 대뇌피질의 운동영역과 감각영역을 비롯하여 언어영역에 이르기까지 다양한 연구들이 시행되어 왔으나 성적자극과 관 련된 fMRI 연구는 전 세계적으로 초기단계에 머물러 있다.
본 연구에서는 fMRI를 이용하여 시각적 성적흥분과 관련된 대뇌 변연계 영역을 규명하고, 아울러 각 해부학적 영역에서 차지하는 활성화도를 성적 흥분도와의 상관관계를 통해 시각 적 성적흥분과 관련된 변연계의 신경학적 기전을 알아보고자
하였다.
대상과 방법
실험대상
fMRI 측정에 참가한 실험 대상자들은 연령, 학력 등을 고려 하여 동질적 피험자를 선발하였으며, 이들은 모두 성기능 장 애가 없는 오른손잡이의 남자 10명(21-28세: 평균 24세)과 여자 10명(20-28세: 평균 23세)을 대상으로 하였다.
T1강조 자기공명영상
형태・해부학적인 참고 자료로 T1강조영상(T1 weighted image: T1WI)을 얻기 위하여 1.5T Signa Horizon Echospe- ed MR Scanner(GE Medical Systems, Milwaukee, U. S. A.) 를 사용하였다. Bird cage형의 두부코일을 이용하여 반복시간 (repetition time: TR)/에코시간(time to echo: TE) = 500 msec/8 msec를 사용하여 축상면의 영상을 획득하였다. 이때 사용된 영상범위(field of view: FOV)는 26 cm×26 cm, matrix 의 크기는 256×192, NEX(number of excitation)는 2, 절편 두께는 10 mm로 하였다.
fMRI
fMRI를 얻기 위하여 사용된 영상기법은 Echo Plannar Image-Blood Oxygenation Level Dependent 기법으로서 이 때 사용된 영상변수로는 TR/TE = 6000/50 msec, 숙임각 (flip angle) 90°, FOV(field of view) 26 cm×26 cm, matrix 128×128, 절편두께 10 mm, NEX(number of excitation) 1 로 하였고, 전교련(anterior commissure: AC)과 후교련 (posterior commissure: PC)을 연장한 AC-PC 선을 기준으 로 하여 7개의 횡단면으로부터 각각 511개의 기초 영상을 얻 었다. EPI 영상이 평형기(equilibrium state)를 이루기 전의 높 은 신호를 보정하기 위해 활성화 영상을 얻기 전에 18초(3 phase)의 모조영상(dummy scan)을 추가로 얻었으며, 총 영 상획득시간은 439초였다. 대뇌 피질의 활성화 방법은 MR 촬 영장치를 통하여 성적 자극을 유발하는데 충분하다고 판단한 성인용 영화를 반투명 스크린에 투영시켜 피험자가 두부 코일 에 부착된 거울을 통하여 영상을 보게 하여 시각적인 성적자 극을 유도하였다. 활성화를 위한 자극 제시방법은 1분간의 휴 지기 후 4분간 성인용 영화를 보게 한 다음, 다시 2분간의 휴 지기로 구성된 파라다임을 이용하였다. 휴지기 때는 검은 바 탕에 흰색의 십자가 표시를 응시하게 하였다. 또한 실험 후 설 문조사를 통하여 실험 중에 보았던 성인용 영화에 대한 주관 적인 성적 흥분정도를 5단계(0, 25, 50, 75, 100)로 분류하 였으며, 이때 전혀 흥분을 느끼지 못한 상태를 0, 매우 흥분 된 상태를 100으로 하였다.
영상 후처리 및 분석방법
이상에서 얻은 기본적인 MR영상들을 BOLD 영상으로 만들 기 위해 SPM99 프로그램(statistical parametric mapping 99,
The Wellcome Department of Cognitive Neurology, University College, London, UK)을 이용하였다. 실험 중에 발 생하는 움직임에 의한 오류를 제거하고 표준화된 영상을 얻기 위 하 여 움 직 임 보 정 (motion correction)과 재 정 렬 (realignment) 과정을 거친 후, ANCOVA를 적용하여 Talairach space 상에서 global normalization을 하였고 이를 화소(pixel) 단위로 t-test를 시행하였다. 각 과제별로 유의수준(p<0.05) 을 기준으로 하여 활성화 지도(activation map)를 얻은 후 표 준화된 T1WI에 중첩하여 최종적인 fMRI를 얻었다. 이때 신호 대 잡음비(signal to noise ratio: SNR)를 높이기 위해 Gaussian filter를 사용하였다. 이렇게 얻은 활성화 지도를 이용하여 해 부학적 영역별로 활성화된 영역의 부피를 계산하여 활성화도 (%)를 구하였다. 이때 해부학적인 대뇌 부위는 Table 1에 따 라 분류하였다. 각 영역별 활성화도와 성적 흥분도의 상관관계 를 알아보기 위해 Pearson correlation을 이용하여 분석하였다.
결 과
시각적 성적자극에 의한 해부학적 영역별 비교 (Figs. 1-4, Table 1)
남녀 피검자 20명을 대상으로 하여 변연계의 각 부위에 따 른 활성화율(%, 피검자수 기준)을 비교한 결과는 다음과 같 다: 방해마회(parahippocampal gyrus: PHIP, 90%) > 대상회 (cingulate gyrus: CIN, 85%) > 시상(thalamus: THAL, 75%)
> 뇌섬엽(Insula: INS, 5%) > 미상핵(caudate nucleus: CAU, 70%) > 전대상회(anterior cingulate gyrus: aCIN, 65%) >
시상하부(hypothalamus: HTH, 60%) > 해마(hippocampus:
HIP, 60%) > 후대상회(posterior cingulate gyrus: pCIN,55%)
> 편도체(amygdala: AMY, 45%) > 조가비핵(putamen:
PUT35%) > 창백핵(globus pallidus: GLO, 30%).
또한 Pixel 수를 기준으로 변연계의 부위별 활성화도(%, pixel수 기준)를 비교한 결과는 다음과 같다: 후대상회(23.5%)
> 방해마회(17.7%) > 시상하부(13.1%) > 대상회(10.1%) >
시상(7.9%) > 편도체(7.9%) > 전대상회(6.6%) >뇌섬엽 (5.8%) > 해마(5.1%) > 미상핵(5.0%) > 창백핵(3.6%) >
조가비핵(1.6%).
통계 분석
남녀 20명을 대상으로 변연계의 각 영역간 활성화도와 성 적 흥분도의 상관관계(γ값)를 분석한 결과 통계적으로 유의한 수준(p<0.05)에서 시상하부(γ=0.79)와 시상(γ=0.56)에서는 양(+)의 상관관계를 나타냈으나 그 밖의 부위에서는 상관관 계를 보이지 않았다(Fig. 5).
고 찰
인간은 진화과정에서 직립보행을 시작하면서 후각이 점차 쇠 퇴하여 대뇌피질에서 시각과 관련된 부위가 가장 많은 영역을 차지하게 되었고 오늘날 현대인은 일상생활에서 직면하는 정 보의 80%를 시각에 의존하고 있다. 개인적인 차이는 있지만 성적흥분에 있어서도 시각에 의한 감각정보가 가장 효과적이 라는 연구가 발표되었으며(12), 따라서 오늘날 성적흥분에 관 한 많은 연구들이 시각에 초점을 맞추고 있다. 시각자극을 통 한 성적 흥분은 사물의 인식과 판단과 이에 따른 체신경계의 반응으로 나타난다. 이성적인 행동이 대뇌 신피질(neocortex) 의 기능이라고 한다면, 변연계(limbic system)는 감정적, 정서 적 행동을 담당한다고 말할 수 있고, 이러한 감정에 따른 내적 표현은 욕망과 이에 따른 행동에 대한 동기유발 및 목표 지향 적인 행동으로 나타날 수 있다.
파페츠(Papez) (13)는 뇌에서 감정을 담당하는 부위가 대 뇌 외측뇌실 주위에 있는 피질구조와 시상 등을 연결하는 파 페츠회로(Papez circuit)라고 주장하였으며, 오늘날에도 이들 구조들과 서로 밀접하게 연결되어 있는 편도체, 중격핵, 시상 하부 등도 감정과 관련된 변연계 부위로 여기고 있다(14, 15).
일반적으로 변연계의 중요한 기능은 정서의 표현과 동기유발, 학습, 기억 및 각성 등으로 알려져 있으며(13), 시각자극에 따 른 성적흥분 역시 감각기관을 통하여 뇌에서 감정을 불러일으 키는 일련의 경로를 거쳐 신체적 반응까지 유발될 것으로 추 측된다(16). 그 동안 변연계의 기능에 관한 연구들은 동물실 험을 통하여 주로 이루어져 왔으나(17), 인간을 대상으로 감 정에 관한 연구들은 극히 제한된 범위에서 수행되고 있을 뿐 이다. Olds(2)와 Meisel 등(3)은 시상하부와 중격핵에 있는 쾌락영역에 대한 전기적 자극이 동물에게 강력한 성적흥분을 유발시킨 실험 결과를 통하여 이러한 피질하 영역들이 성적행 동과 연관이 있을 것이라고 보고하였다. 한편 Heath(4)는 사 람을 대상으로 변연계의 피질 하 영역에 위치하고 있는 중격 핵과 시상전핵, 그리고 시상하부를 자극함으로써 피험자로부 터 성적 극치감을 일으키게 하는 데 성공하였다. 최근 들어 Stoleru 등(7)은 9명의 남자를 대상으로 시각적 성적자극에 의해 활성화되는 대뇌 영역을 최초로 핵의학 영상법인 PET 을 이용하여 성적흥분과 관련된 대뇌중추에 관한 연구를 발표 하였다. 그 결과 전대상회, 시상전핵, 담창구, 미상핵, 조가비 핵, 그리고 시상의 후부 등에서 활성화가 관찰되었다고 보고 Table 1. Anatomical Areas in the Limbic System with an
Emphasis on Visual Sexual Arousal Task
Anatomical Area Abbreviation
Putamen PUT
Globus pallidus GLO
Thalamus THAL
Hypothalamus HTH
Hippocampus HIP
Parahippocampal gyrus PHIP
Amygdala AMY
Caudate nucleus CAU
Insula INS
Anterior cingulate gyrus aCIN
Posterior cingulate gyrus pCIN
Medial cingulate gyrus mCIN
A B
Fig. 1. A representative case demonstrating BOLD-MR images on the 16 contiguous axial slices associated with visual sexual stimu- lation in 22-year-old male (A) and 23-year-old female (B). Color-coded pixels on the activation maps were scaled to the range be- tween the cutoff-threshold and the highest t-score (p<0.05).
A B
Fig. 2. BOLD-MR images on the 16 contiguous coronal slices associated with visual sexual stimulation in 22-year-old male (A) and 23-year-old female (B). Color-coded pixels on the activation maps were scaled to the range between the cutoff-threshold and the highest t-score (p<0.05).
하였다. 한편 Bocher 등(18)이 실시한 15O-H2O PET 실험 에서는 대뇌 신피질에만 국한하여 활성화를 관찰하였기 때문 에 감성의 뇌로 알려진 변연계와 연관지어 성적흥분에 관한 신경학적인 기전을 예측할 수 없었다. 본 연구에서는 오른손 잡이 남자 10명(21-28세: 평균 24세)과 여자 10명(20-28 세: 평균23세)을 대상으로 시각적인 성적자극을 유발시킨 후 fMRI를 이용하여 변연계의 활성화정도를 측정한 결과, Stoleru 등(7)이 관찰했던 부위보다는 더 광범위한 대뇌 변연계로부 터 활성화를 관찰할 수 있었다. 즉, 변연회의 방해마회, 편도 체, 해마, 중대상회, 전대상회, 후대상회를 비롯하여 간뇌의 시 상과 시상하부, 기저핵의 조가비핵, 창백핵, 미상핵, 그리고 뇌 섬엽 등의 다양한 부위에서도 활성화가 관찰되었다. 정량적인 측면에서 분석한 결과, 피험자 수를 기준으로 50% 이상의 활 성화율(%)을 보인 변연계는 방해마회, 대상회, 시상, 뇌섬엽, 미상핵, 전대상회, 시상하부, 해마 그리고 후대상회 등이었으 며 그 중에서도 방해마회와 대상회 등은 80% 이상의 활성화 율(%)을 보였다(Fig. 3). 활성화가 일어난 pixel 수를 기준으 로 하여 활성화도(%)를 측정한 결과, 변연계의 경우 평균 9.0% 활성화도를 보였으며, 그 중에서도 변연회의 후대상회
(23.5%), 방해마회(17.7%), 대상회(10.1%), 편도체(7.9%) 와 간뇌의 시상하부(13.1%)와 시상(7.9%)에서 상대적으로 활성화도가 높게 나타난 반면, 기저핵의 미상핵(5.0%), 창백 핵(3.6%), 조가비핵(1.6%) 등에서는 낮은 활성화도를 보였 다. 해부학적인 영역별로 평균 활성화도를 비교해 보면 변연 회와 간뇌, 그리고 기저핵 영역은 각각 11.8%, 10.5%와 3.4%
로서 변연회와 간뇌가 상대적으로 높게 나타났으며 반면 기저 핵의 활성화도는 낮게 나타났다. 특히 대뇌 변연계 영역 중에 서도 방해마회, 대상회, 시상, 시상하부 등에서는 다른 부위에 비하여 활성화율과 활성화도가 상대적으로 높게 나타났는데 이러한 부위들이 시각적 성적자극에 따른 신경전달 경로와 깊 은 연관이 있을 것으로 추측된다. 특히 간뇌의 시상하부는 자 율신경계와 내분비계를 통제하여 성적행동 등을 조성하는 중 추로서 성적흥분과 관련하여 신경학적인 기전을 예측하는데 크게 도움이 될 것으로 생각된다. 그밖에 대상회인 중대상회 (10.1%)와 후대상회(23.5%)에서도 비교적 높은 활성화도를 보였는데 이러한 이유는 해부학적으로 대상회는 간뇌와 상위 뇌의 중간 매개체(intermediary)로서 감정적 행동과 쾌락의 통 로역할을 하기 때문인 것으로 보인다.
A B
Fig. 5. Scatter diagrams showing the regression lines with 95% confidence band, which demonstrates the linear relationship between brain activities and sexual arousal in hypothalamus (A) and thalamus (B).
Fig. 3. Brain activation rates (%) associated with visual sexual arousal in the limbic system of human brain.
Fig. 4. Brain activities (%) associated with visual sexual arousal in the limbic system of human brain.
일반적으로 어떠한 감각성 입력이 감정적인 표현으로 바뀌 는 과정은 먼저 입력정보가 일차감각영역으로 투사된 후 단일 연합영역을 거쳐서 다중연합영역으로 이르게 된다. 이 영역은 변연계와 연결되어 있으며 이곳에서 감정적인 표현으로 바뀌 게 된다. 한편 피질하 구조의 원시피질 영역인 기저핵은 미상 핵, 조가비핵, 창백핵, 편도복합체 등으로 구성되어 있으며 대 뇌피질 영역이나 시상 등으로부터 입력을 받아 주운동과 보조 운동 영역에 출력을 보내 척수와 뇌간의 하위 운동신경원에 영향을 준다. 따라서 기저핵은 기능적으로는 시상하부와 관련 있을 것으로 생각된다. 한편, 시각적인 성적흥분과 변연계의 신경학적인 기제를 알아보고자 각 부위별 활성화도(%)와 성 적 흥분도와의 상관관계를 분석한 결과 단지 시상하부(γ
=0.79)와 시상(γ=0.56) 에서만 양(+)의 상관관계를 보였으 며, 그 밖의 부위에서는 통계학적으로 유의한 수준(p<0.05)에 서 상관관계를 보이지 않았다(Fig. 5). 특히 양(+)의 상관관 계를 보인 시상하부는 보다 상위의 피질 및 다른 피질하 구조 와 광범위하게 연결되어 있는 부위로서 테스토스테론 합성을 조절하는 뇌하수체 호르몬을 통제하여 성관계를 조정하는데 중추적인 역할을 하는 것으로 알려져 있다(19, 20). 이러한 연구 결과는 시상하부가 감정과 밀접한 관계가 있는 변연계 영역의 한 부위로서 내부적 환경과 직접적인 연관이 있는 감 정 등을 조절하고 또한 체내 항상성 등 자율신경 조절기능을 담당한다고 하는 Joseph(1)의 연구와 일맥상통한다고 할 수 있다.
이상의 결과를 토대로 하여 시각적으로 유발된 성적흥분의 전달경로를 시간적 경과에 따라 추정해 보면 다음과 같다. 먼 저 망막 신경을 통과한 시각정보는 시신경을 따라 시상에 도 달한 다음 후두엽의 시각 연합영역으로 투사되고, 측두엽 하부 의 다중연합영역인 방해마회를 거치면서 시각 자극이 완전한 사물로 인식되어 편도체로 전달된다. 이때 편도핵에서 감각자 극이 감정으로 인식될 것으로 생각되며 만일 편도체에서도 과 거 경험에 없는 새로운 자극이거나, 과거 경험에서 중요했던 자극은 해마를 거쳐 시상하부와 시상으로 전달되고, 다시 대상 회로 투사되는 Papez 회로를 따라 새로운 기억장치에 저장되 거나 과거의 기억을 더하여 다시 편도체로 전달될 것으로 생 각된다. 이때 시상하부에서 자율신경을 조절하거나 호르몬분비 등과 같은 흥분반응이 나타날 것으로 예측된다(Fig. 6).
본 연구의 의의를 살펴보면 첫째, 국내에서는 처음으로 fMRI 를 이용하여 시각적 성적자극과 관련된 대뇌 변연계의 위치를 정성, 정량적인 측면에서 분석하였으며 둘째, 각 영역별 활성 화도와 성적 흥분도와의 상관관계를 통하여 영역들 간의 상호 연관성을 추정할 수 있었으며, 셋째, 이상의 결과를 종합적으 로 분석하여 신경해부학적인 측면에서 시각 자극에 의한 성적 흥분의 기전을 예측할 수 있었다는 점 등을 들 수 있다. 그러 나 이상의 실험들은 극히 제한된 시각자극에 의한 성적 흥분 을 유도하였기 때문에 동시 다발적으로 일어나는 복합적인 정 신 체계를 가지고 있는 인간을 대상으로 일어나는 대뇌의 감 각 및 운동영역 그리고 연합영역과 관련된 성적흥분의 신경생 리적인 기전을 단편적인 실험만을 통해서 설명하는 데에는 한
계점이 있을 것으로 생각된다. 또한, 성적흥분과 관련된 신경 해부학적인 활성화의 차이점들은 남녀간의 신경생리 과정의 차이점과 성문화에 대한 인식의 차이, 그리고 실험 환경과 분 위기에 따라 달라진다는 문제점등이 있기 때문에, 보다 정형 화된 실험조건에서 연구를 수행해야하며, 또한 block design 실험과 함께 event-related paradigm 실험 등을 상호 보완적 으로 수행하여 정확한 실험결과를 도출해 내야할 것이다. 부 과하여 향후의 연구는 인간과 같은 고등동물의 경우 종족 보 존을 위한 본능뿐만 아니라 성에 관한 도덕성과 성적 상상력 까지 포함하여 인간만이 갖는 고유한 특성을 융합하여 정신 적, 신경생리학적 측면에서 인간의 성적흥분에 관한 기전을 설 명할 수 있어야 한다고 생각한다.
참 고 문 헌
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Address reprint requests to : Gwang-Woo Jeong, Ph. D., Department of Radiology, Chonnam National University Medical School, 8 Hack-dong, Dong-gu, Kwang-Ju 501-757, Korea.
Tel. 82-62-220-5881 Fax. 82-62-226-4380
Cerebral Activation Associated with Visually Evoked Sexual Arousal in the Limbic System: Functional MR Imaging1
Sung-Jong Eun, Gwang-Woo Jeong, Ph.D.1, 2, Hyung-Joong Kim, M.D.2, Jeong-Jin Seo, M.D.2, Heoung-Keun Kang, M.D.2, Ki-Hyun Cho, M.D.3, Ka-Hyun Yoon, Ph.D.4, Kyung-Yo Kim, O.M.D.5
1Department of Biomedical Engineering, Chonnam National University
2Department of Radiology, Chonnam National University Medical School
3Department of Neurology, Chonnam National University Medical School
4Department of Psychology, Chonnam National University
5Department of Sasang Constitutional Medicine, Wonkwang University
Purpose: To identify the brain centers associated with visually evoked sexual arousal in the human brain, and to investigate the neural mechanism for sexual arousal using functional MRI (fMRI).
Materials and Methods: A total of 20 sexually potent volunteers consisting of 10 males (mean age: 24) and 10 females (mean age: 23) underwent fMRI on a 1.5T MR scanner (GE Signa Horizon). The fMRI data were ob- tained from 7 slices (10 mm slice thickness) parallel to the AC-PC (anterior commissure and posterior commis- sure) line, giving a total of 511 MR images. The sexual stimulation consisted of a 1-minute rest with black screen, followed by a 4-minute stimulation by an erotic video film, and concluded with a 2-minute rest. The brain activation maps and their quantification were analyzed by the statistical parametric mapping (SPM 99) program.
Results: The brain activation regions associated with visual sexual arousal in the limbic system are the posteri- or cingulate gyrus, parahippocampal gyrus, hypothalamus, medial cingulate gyrus, thalamus, amygdala, ante- rior cingulate gyrus, insula, hippocampus, caudate nucleus, globus pallidus and putamen. Especially, the parahippocampal gyrus, cingulate gyrus, thalamus and hypothalamus were highly activated in comparison with other areas. The overall activities of the limbic lobe, diencephalon, and basal ganglia were 11.8%, 10.5%, and 3.4%, respectively. In the correlation test between brain activity and sexual arousal, the hypothalamus and thalamus showed positive correlation, but the other brain areas showed no correlation.
Conclusion: The fMRI is useful to quantitatively evaluate the cerebral activation associated with visually evoked, sexual arousal in the human brain. This result may be helpful by providing clinically valuable infor- mation on sexual disorder in humans as well as by increasing the understanding of the neuroanatomical corre- lates of sexual arousal.
Index words :Brain, function Brain, MR
