來自美國能源部布魯克海文國家實驗室、紐約州立大學石溪分校的科學家們在大鼠上檢測了他們研制的一種新型便攜式正電子斷層掃描儀（PET scanner）的效率。這一新型設備為神經(jīng)科學家們研究處于清醒和活動狀態(tài)下動物的大腦功能和行為提供了新工具。相關研究論文即將發(fā)表在四月的《自然方法學》（Nature methods）雜志上。

  “正電子發(fā)射斷層掃描術(PET）是一種研究大腦中分子進程的有力工具，常被用于揭示例如毒品成癮等疾病的分子機制，”美國能源部布魯克海文國家實驗室PET物理學負責人Paul Vaska說。

  “然而用PET研究動物要求必須先對動物進行全身麻醉或用其他的方法固定動物。麻醉和固定使得科學家們無法同時研究神經(jīng)化學和動物的行為，”項目的另一位負責人、美國能源部布魯克海文國家實驗室David Schlyer說：“新型的PET掃描儀不再要求固定動物，它可隨動物一同移動，從而為同時獲得成像數(shù)據(jù)與行為數(shù)據(jù)，并研究它們的直接相關性提供了可能。”

    通過幾年的研發(fā)努力，科學家們設計出了一種小型便攜式環(huán)形PET掃描儀。這種掃描儀可以像環(huán)圈一樣戴在大鼠的頭部實現(xiàn)同步觀測大腦功能和大鼠行為。研究人員將這個僅重250克的設備命名為“RatCAP”， RatCAP通過彈簧系統(tǒng)和移動穩(wěn)定器的作用允許動物完全處于自由移動狀態(tài)。研究人員對大鼠進行檢測結(jié)果表明RatCAP僅會引起大鼠體內(nèi)應激激素輕微且短暫的升高。

  “攜帶這一設備的大鼠看起來適應良好，并能在它們所處的環(huán)境中自由移動，”Woody說。

    為了驗證這個便攜式掃描在同步研究大腦功能和行為方面的功能，科學家們利用一種PET常用放射性示蹤劑11C-雷氯必利(Raclopride)對大鼠進行了檢測。11C-雷氯必利是一種對中樞神經(jīng)系統(tǒng)D2受體具有高度選擇性親和力的化合物，利用11C-雷氯必利可將放射性正電子發(fā)射同位素摻入到腦細胞中。正常情況下正電子間相互干擾，會使得彼此發(fā)生消減，從而發(fā)射出連續(xù)的γ射線。研究人員通過環(huán)狀PET掃描儀中的檢測器獲取這些連續(xù)的γ射線信號，鑒別了大鼠內(nèi)體示蹤劑的定位和濃度。他們驚異地發(fā)現(xiàn)大鼠的活動與大腦中的多巴胺水平呈現(xiàn)負相關性，即大鼠的活動越強，大腦中的多巴胺水平越低。

   “過去的觀念認為行為活化與多巴胺的釋放有關，我們卻得到了與此相反的結(jié)果，”美國能源部布魯克海文國家實驗室行為神經(jīng)科學家、論文的第一作者Daniela Schulz說：“利用我們的方法獲得了挑戰(zhàn)傳統(tǒng)概念的數(shù)據(jù)，這或?qū)椭覀兏玫亓私舛喟桶废到y(tǒng)。”

   “此外，我們的研究數(shù)據(jù)明確地表明RatCAP能夠通過一種有效的方式將大腦功能檢測與行為檢測聯(lián)系起來?！盨chulz說：“我們可利用RatCAP獲得的結(jié)果與其他技術進行進一步的對比分析，并利用檢測數(shù)據(jù)幫助我們進一步地改善這一技術?！?/P>

    研究人員計劃在接下來的研究中利用RatCAP進一步探討不同的行為與同步獲得的PET數(shù)據(jù)之間的相關性。