阴茎勃起是一个复杂的心理-生理过程，本质是一系列神经血管活动。
副交感神经兴奋，阴茎海绵体内小动脉及血管窦的平滑肌细胞舒张，海绵体血管窦扩张，动脉血流量增加，阴茎海绵体充血胀大。胀大的阴茎海绵体压迫白膜下的小静脉，使静脉流出道关闭，盆底肌的收缩也可压迫海绵体，使之进一步胀大、坚硬而产生勃起。交感神经兴奋，小动脉及血管窦的平滑肌细胞收缩，海绵体压力下降，静脉开放，阴茎开始疲软。因此，平滑肌舒张、动脉血流量血流速度及静脉血流出阻力是阴茎勃起的三个要素。
阴茎海绵体内小动脉及血管窦的平滑肌细胞舒张时，大脑或阴茎局部接受性刺激，从下丘脑或骶髓低级中枢发出冲动，神经冲动传至阴茎海绵体，副交感神经神经末梢及血管内皮细胞在一氧化氮合酶（NOS）的催化下合成释放一氧化氮（NO）增多，NO进入平滑肌细胞内，激活鸟苷酸环化酶（GC），使平滑肌细胞内的cGMP增多，后者激活蛋白酶K，作用于钙离子通道，使细胞内钙离子浓度降低，平滑肌细胞舒张。阴茎海绵体平滑肌内的cGMP由磷酸二酯酶5（PDE5）降解成GMP而失去活性。
除NO外，与平滑肌舒张、阴茎勃起相关的物质还包括乙酰胆碱、血管活性肠肽、降钙素基因相关肽、PGE2、cAMP等；与平滑肌收缩、阴茎疲软相关的物质有去甲肾上腺素、内皮素、PGF2α等。
首先要从阴茎的解剖和神经功能谈起。我们知道，阴茎是男子的外生殖器官，由三条叫做海绵体的组织构成，背侧的两条叫做阴茎海绵体，腹侧包绕尿道的一条叫做尿道海绵体。顾名思义，海绵体就像海绵一样，里面充满着血管、血窦和感觉敏锐的神经组织。当男孩子进入青春期时，随着男性激素分泌的增加，“性“开始觉醒，就可因有关性内容的听觉、视觉、嗅觉、触觉、以及思维、想象等刺激，兴奋大脑皮层，并通过脊髓的胸腰段勃起中枢传出，作用于阴茎海绵体，使动脉血管扩张，大量血液流入阴茎海绵体；静脉血管收缩，流出海绵体的血液减少。这样，血液便充分潴留在海绵体内丰富的血管和血窦中，使阴茎勃起。这种因视、听、想象而兴奋大脑皮层，又作用于阴茎产生的勃起叫做精神性勃起。另外，因局部的刺激，比如外生殖器受到触摸，走路时与短裤摩擦，或者直肠、膀胱受到刺激（如炎症），经骶部神经传至阴茎血管，也可以引起阴茎血管和血窦的充血，这种因局部直接受到刺激产生的勃起，叫做反射性勃起。刚刚进入青春期的男孩子对性的刺激好奇，而且比成年人更为敏感，因此，往往较成年人更容易勃起，勃起的时间和频率也较成年人高。无论是精神性还是反射性勃起，外来刺激解除之后，阴茎海绵体的动脉就收缩，静脉则开放，阴茎勃起潴留于阴茎内多余的血液就会流出，阴茎也恢复到常态，从而完成了一次阴茎从勃起到疲软的全过程。近代性科学研究认为，在性感受中，最重要的是触觉。爱抚亲吻性敏感部位，可以充分开启性快乐之门。人们通常认为女性敏感部位比较多，其实，男人身上也有一张“性敏感区域图”。近日，美国《女性健康》杂志刊文，专门盘点了男人身体十大性敏感部位，以及如何刺激利用这些部位调动男人。1.嘴巴/嘴唇。 男人都对女人性感的双唇着迷，其实男人的唇部也十分敏感。《成人性爱：21世纪性爱入门》一书作者、性学专家歌莉娅·布雷默博士表示，他们很渴望女性亲吻自己的嘴唇。
2.脖颈。 这一部位并不引人关注，却是一个对性刺激十分敏感的部位。布雷默博士表示：“刺激脖颈能向身体的循环系统发出信号，促进血液循环。”女性朋友不妨试试抚摸、亲吻男伴的这一部位。
3.乳头。 同女人一样，男人的乳头也十分敏感，不过一些男人却不喜欢女人去刺激它。因此，布雷默博士建议女人要慢慢来。等到男人接受并享受其中时，女性可以用手指爱抚或亲吻伴侣的乳头。
4.颈背。 这一部位布满了神经末梢，而且能向大脑发动情欲信号。布雷默说，可以亲吻、按摩这一部位或者朝其呼出暖暖的气息，以表达爱意、调动情欲。
5.耳朵。 布雷默说，不仅可以紧贴男人耳边说情话，还可以抚触、轻咬男人的耳垂，给男人带来别样的性刺激。
6.肚脐下方。 耻骨附近是十分敏感的区域，对男人而言更是如此。布雷默博士说，当男人躺下后，从其肚脐正下方开始，以手指轻轻画圆。这一部位正好是腰带所在的位置，通常被人们所忽略，其实是十分敏感的。
7.大腿内侧。 这一部位能够承受相对更强烈的“刺激”，因此布雷默博士建议，可以抚摸、揉搓或者以手指甲轻轻地划过男人大腿内侧。
8.阴囊。 包裹着睾丸的阴囊部位十分松软，布满了神经末梢，对性刺激十分敏感。布雷默博士说：“攥住、捧住或者轻轻地抚摸、按摩阴囊等都会调动起男人的性欲。”
9.会阴。 从耻骨到肛门直至靠近大腿的位置都布满了神经末梢。其中，最敏感的位置就在阴囊的正下方，布雷默博士说，可以尝试轻轻地爱抚这一位置。
10.阴茎。 布雷默博士表示，女人不应仅仅关注于刺激男人的龟头，而是可以刺激阴茎各个部位。“可将手指呈环状套住男人阴茎根部，轻轻按压，会给男人带来很大的愉悦。
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