1944年4月11日，一位名叫T. C. Erickson的医生在芝加哥神经学协会上谈论了一位他称之为C. W.夫人的病人。43岁时，她开始在许多夜晚醒来时感觉好像在发生性行为——或者如她告诉Erickson那样，感觉“全身燥热”。随着时间的推移，她的燥热发作越来越频繁，甚至白天也会发生，并开始伴随着使她无法说话的癫痫发作。Erickson在C. W.夫人54岁时检查了她，并诊断她患有性欲亢进症。他开了一种当时非常普遍的治疗方法：用X射线照射她的卵巢。
尽管接受了X射线治疗，C. W.夫人的癫痫发作却变得更糟，使她动弹不得，并感觉好像有蛋黄在喉咙里流淌。Erickson开始怀疑她的性感觉并非来自她的卵巢，而是来自她的大脑。医生打开了她的头盖骨，发现一个生长缓慢的肿瘤正在压迫她的大脑。肿瘤被移除后，C. W.夫人康复了，癫痫发作也逐渐消失。“当被问及她是否还有‘激情发作’时，”Erickson回忆说，“她说，‘没有了，我没有了；那些太可怕了。’”
C. W.夫人的经历虽然罕见，但并非独一无二。1969年，两位佛罗里达医生写信给《神经病学》杂志，讲述了一位经历过类似激情发作的病人。她会用双手拍打胸口，命令丈夫满足她。通常，这位女性醒来时对刚才发生的事情毫无记忆，但有时她会因癫痫发作而倒在地上。她的医生诊断她患有癫痫病，可能由梅毒对她大脑部分区域造成的损害引起。最近，在2004年，台湾的医生描述了一位抱怨自己在刷牙时会经历高潮的女性。羞耻感让她多年来保持沉默，直到她的发作也导致她失去意识。当医生检查她时，他们也诊断她患有癫痫病，是由一小块受损的脑组织引起的。
这些故事都包含着关于性爱神秘神经科学的一点线索。一百年前，西格蒙德·弗洛伊德认为性欲是人类生命的主要驱动力。此后，心理学家和社会学家绘制了人类性行为的巨大变异图。如今，制药公司通过为年老的性器官带来新的活力而赚取数十亿美元。然而，尽管这些研究领域对性爱投入了如此多的关注，神经科学家却远远落后。他们所知甚少，都来自于像C. W.夫人这样的罕见病例。
这些病例确实清楚地表明了几件事。首先，它们证明了性快感不仅仅是身体的一系列简单反射。毕竟，大脑中癫痫式的电爆发本身就可以触发从欲望到狂喜的一切。临床案例也指向了可能参与性经历的大脑区域。2007年，雪城大学的认知神经科学家Stephanie Ortigue和日内瓦大学精神病中心的精神病学家Francesco Bianchi-Demicheli回顾了C. W.夫人的病例以及另外19例自发性高潮的案例。在其中80%的病例中，医生确定癫痫发作与颞叶有关。
然而，颞叶仍然是一块很大的区域。为了缩小与性相关区域的范围，神经科学家需要扫描人们在产生与性相关的想法时的脑部活动。但是，使用脑部扫描来研究性爱并非易事。大多数脑成像技术的工作方式类似于19世纪的相机：如果你想要清晰的图像，就必须保持非常稳定。即便如此，脑部扫描也只能在经过精心设计的实验中提供有意义的信息。如果你想找出对阅读至关重要的大脑区域，你不能仅仅在人们阅读时拍摄他们的大脑照片；视觉皮层除了阅读之外还执行许多其他功能。因此，科学家必须设计实验，以便能够比较人们在阅读时大脑发生的变化与人们看随机字母串或棋盘格图案时大脑发生的变化。研究大脑中的性爱也需要同样的精确度。
因此，关于大脑中性行为的首批成像研究仅在最近几年才出现。法国皮埃尔和玛丽·居里大学的神经科学家Serge Stoléru于2003年发表了一项关于性欲的研究。他和他的同事向15名男性展示了一系列图片和电影——有些是色情的，有些是普通的。为了记录被试者大脑的活动，科学家使用了PET扫描：他们将放射性示踪剂注射到志愿者体内，然后追踪示踪剂在大脑中的移动。当神经元变得活跃时，其能量会被周围的血管补充，放射性信号就会聚集在这些区域。
八名男性在性方面是正常的。另外七名患有性欲低下障碍。患有这种疾病的人很少经历性欲或性幻想。Stoléru和他的同事在两组之间发现了明显的差异。特别是，大脑前部附近的一块神经元区域——称为内侧眶额皮层——在性欲受损的男性中活跃，而在正常男性中则处于静默状态。内侧眶额皮层的功能之一是防止我们的情绪失控。也许性欲低下障碍的男性之所以感受不到欲望，是因为他们的大脑将他们的情绪压抑住了。
然而，PET扫描需要几分钟才能捕捉一张图像。在这段时间里，尤其是在涉及性爱的情况下，会发生很多事情。因此，Stoléru和其他科学家已转向一种更快的方法——功能性磁共振成像 (fMRI)，它通过测量大脑中的氧含量来监测流向活跃神经元的血液。这项技术可以在几秒钟内捕捉到工作中的大脑图像，并将活动区域定位到约一毫米左右——大约是二十分之一英寸。
利用fMRI，科学家们已经确定了当人们感到性欲时会启动的多个大脑区域。正如预期的那样，其中一些区域位于颞叶。其中一个区域是杏仁核，它负责协调强烈的情感。另一个区域是海马体，它负责管理我们的记忆。当我们把视觉和嗅觉与过去的性爱经历联系起来时，它可能会被激活。但尽管弗洛伊德认为，性爱经历不仅仅是原始情感和联想的问题。在fMRI扫描中点亮的脑区包括与我们最复杂的思维形式相关的区域。例如，前岛叶皮层是我们用来反思自己身体状态的区域（比如，感知肚子里的蝴蝶效应，或者头脑的轻盈感）。负责理解他人想法和意图的大脑区域似乎也与性感受有关。
然而，即使是fMRI研究也无法足够快地捕捉活动的流动。它们无法告诉我们哪些脑区首先活跃，哪些区域稍后活跃。因此，Ortigue和Bianchi-Demicheli正在更新一项最古老的脑部监测技术。几十年来，科学家们一直在人们的头皮上粘贴电极来记录他们的大脑活动，并生成一种称为脑电图（EEG）的读数。过去，这种方法提供的被试者大脑活动情况模糊不清。头皮上的电极只能在电信号扩散到颅骨之外后才能被拾取，并且在此过程中会减弱和弥散。但EEG过程速度很快；它每秒可以捕捉1000张快照。
近年来，科学家们通过编写计算机程序，比较了来自头部多个位置的记录，并计算出大脑的哪些区域正在产生信号，从而大大提高了EEG的性能。这些程序可以精确定位到几毫米大小的区域，几乎与fMRI一样精确。
Ortigue和Bianchi-Demicheli通过在128名健康志愿者身上放置一组电极，并向他们展示穿着泳装的人的图片，来测试改进后的EEG。平均而言，Ortigue和Bianchi-Demicheli的被试者需要大约0.4秒来意识到一个人是否看起来有吸引力，然后按下按钮。但在0.4秒内，他们的大脑发生了许多变化。有些区域变得活跃，然后安静，然后再次活跃。其他区域经历了一系列不同的变化。（关于Ortigue的研究，请参阅“聪明爱”。）
Ortigue和Bianchi-Demicheli推测，大脑的几个不同部分正在分析来自眼睛的信息，并影响最终的反应。在某些情况下，信息流是从下往上走的，因为来自视觉皮层和情感中心的信号会流向大脑的更高区域。但这种影响也是自上而下的。更高区域可能会使视觉皮层对某些类型的信息更加敏感——本质上是指导眼睛去识别哪种人看起来具有性吸引力。处理自我意识和理解他人意图的大脑区域也可能在告诉情感中心该感受什么。这一切都发生在大约半眨眼的时间内，其中许多细节的展开仍然相当模糊。
也就是说，关于性爱，我们还有很多东西需要学习。但至少我们已经远远超出了C. W.夫人那个时代。
