多巴胺体系是大脑神经生物学结构的中心组成部分，担任操控运动和奖励反响，并在各种脑疾病中扮演着重要人物。在这一杂乱的网络中，黑质纹状体通路（nigrostriatal pathway）是多巴胺神经传递的要害回路，从黑质（substantia nigra）到纹状体（striatum）。但是，独自的功用磁共振成像无法研讨大脑活动与其分子根底之间的杂乱相互作用。

  功用性磁共振成像（BOLD-fMRI）：BOLD-fMRI 是一种常用的神经印象学技能，经过查验测验血氧水平依靠（Blood Oxygen Level Dependent, BOLD）信号来反映大脑的活动。BOLD 信号的改变与神经元活动引起的部分血流量和血氧水平改变有关。

  正电子发射断层扫描（[18F]FDG-fPET）：[18F]FDG-fPET 是一种分子成像技能，经过打针放射性标记的葡萄糖类似物（[18F]氟代脱氧葡萄糖，[18F]FDG）来丈量大脑的代谢活动。[18F]FDG 的摄取量反映了大脑中葡萄糖的代谢率，然后直接反映神经元的活动。在作者的研讨中，运用FDG-PET与BOLD-fMRI同步进行的办法，联合运用这两种技能能更全面地了解大脑功用和代谢的相互关系。

  经过光遗传学影响，一同记载大脑的代谢活动和血流改变，以评价黑质纹状体通路的活动。发现在光遗传学影响下，黑质纹状体通路的活动被活泼按捺。该研讨展现了多巴胺怎么样影响大脑的血流动力学反响，提醒了大脑功用的分子机制。

  为了探求黑质纹状体体系并研讨选择性多巴胺能调理对神经活动和葡萄糖代谢的影响，作者在大鼠中进行了BOLD-fMRI/[18F]FDG-fPET扫描。这项技能初次应用于人类研讨中辨认使命相关的大脑网络，但没有应用于啮齿动物大脑成像。在一同fPET/fMRI获取开端后20分钟开端激光影响，运用10分钟影响块和影响块之间3分钟歇息的区块规划。作者进一步将每个影响块分红60秒的光-开和15秒的光-关周期。fMRI数据剖析运用标准的血流动力学响应函数对每个10分钟的影响块进行建模。

  图二 黑质纹状体神经元的光遗传学影响导致大脑基底节区域的BOLD信号改变

  基底节是大脑中的一组结构，包含纹状体、伏隔核（nucleus accumbens）、杏仁核（amygdala）、丘脑（thalamus）和中脑（midbrain）等，与运动操控、奖励处理和心情调理等功用有关。运用光遗传学影响黑质纹状体神经元，调查其对大脑不一样的区域的血氧水平依靠（BOLD）信号的影响。右侧纹状体、伏隔核、杏仁核、丘脑和中脑这些区域在光遗传学影响期间（60秒影响块）表现出正向的BOLD信号改变。在影响期间，BOLD信号添加较为温文，但在影响停止后，调查到一个明显的BOLD信号超调（overshoot），并在15秒的歇息期内敏捷康复到基线水平。左边纹状体、伏隔核、杏仁核、同侧和对侧运动皮层、初级体感皮层（S1）这些区域在光遗传学影响期间表现出负向的BOLD信号改变。影响期间BOLD信号添加温文，影响停止后呈现明显的超调现象，并敏捷康复到基线水平。

  在验证了组内fPET剖析之后，作者接下来旨在比较由黑质纹状体通路激活所诱导的血流动力学和代谢反响。在SNc光遗传学影响期间，BOLD-fMRI和[18F]FDG-PET响应在五个要害区域的比较剖析。PET和fMRI多个方面数据显现，在影响侧的黑质当即呈现信号添加，随后在纹状体和丘脑呈现推迟激活，与初级运动皮层和S1的负BOLD-fMRI反响构成比照。

  为了评价两个首要区域中血流动力学和代谢反响，作者在纹状体和黑质中进行了c-fos染色，ChR2大鼠的右侧背侧纹状体中c-fos表达添加。但是，在右侧和左边黑质之间未调查到c-fos表达水平的差异。这一依据成果得出在影响期间黑质中神经元活动的按捺，即便神经元活动遭到按捺，某些代谢进程依然活泼，需求很多的能量。

  经过运用一同进行的光遗传BOLD-fMRI和[18F]FDG-fPET成像，可以调查到触及血流动力学和代谢进程的杂乱相互作用，这种归纳办法或许有助于辨认大脑激活的特定形式。这一研讨为了解多巴胺能通路的功用和代谢机制供给了名贵的见地，为研讨神经退行性疾病（如帕金森病）和精神疾病（如抑郁症）供给了新的视角，有助于开发新的确诊和医治办法。。

  往期试验办法，需求的教师可依据以下操作进行查阅：进入大众号脑声常谈→底部菜单栏脑声帮手办法检索→最上方查找框输入试验称号，您找的试验办法就出来啦！