恐惧记忆相关神经环路多靶点的PET分子影像研究

With the deterioration of natural environment and imbalance of social development, sudden catastrophic events increased and lead to various stress-related mental disorders. Nowadays, this issue has become a major social and public health problem. In this study, using the high sensitivity and high-resolution characteristics of small animal PET combined with MRI, we designed to explore the neural circuit mechanism of fear conditioning and extinction from neuroreceptor molecular imaging level. Namely, based on the post-traumatic stress disorder (PTSD) rats' model, in vivo microPET/MRI coregisation brain imagings are conducted by multiple specific probes. The temporal and spatial dynamic information of multiple neuroreceptors are obtained in the critical brain regions like frontal lobe, hippocampus, amygdala and thalamus. According to the results of rats, further directed PET imagings are carried out in PTSD patients during the onset and recovered state respectively. Thus, the neural circuit mechanisms of fear conditioning and extinction from multi-level, multi-pathway and multi-target will provide new perspectives, new technologies and new methods to improve the clinical diagnosis and treatment of stress related mental disorders.

自然环境的持续恶化和社会发展不平衡带来的突发性灾害性事件导致的应激相关精神障碍，是日益受到高度关注的重大社会和公共卫生问题。本研究利用小动物PET（microPET）的灵敏度高，可定量以及可直接转化临床的优点，结合MRI的高分辨率特点，从神经受体分子影像方法入手，研究恐惧记忆获得与消退相关神经环路的机制，即利用PET特异性显像剂，以创伤后应激障碍大鼠为模型，采用多种显像剂组合PET分子影像示踪方法，对额叶、海马、杏仁核和丘脑等重要脑区进行microPET/MRI融合显像研究，活体监测恐惧记忆神经环路的多个关键靶点的时空动态变化等关键信息；并进一步选用其中最关键的靶点针对创伤后应激障碍患者分别进行静息态和恐惧诱发状态的PET显像研究；多水平、多通道和多靶点探索恐惧记忆产生与消退相关神经环路的机制，为预防和治疗应激相关障碍提供新思路、新技术和新方法。

自然环境的持续恶化及社会发展不平衡带来的突发性灾害事件导致的应激相关精神障碍，是日益受到高度关注的重大社会和公共卫生问题。统计显示，发生灾害后有高达57.3%的人发生创伤后应激障碍（Post-traumatic Stress Disorder，PTSD），而目前关于PTSD的相关病理机制和神经环路关键环节还不明确。本实验采用了行为学检测、PET分子影像及免疫组化等研究方法研究了PTSD大鼠模型的脑功能及脑代谢等动态变化。结果显示，条件性恐惧刺激引起双侧杏仁核功能代谢增高，消退记忆提取引起右侧岛叶皮层代谢增高以及右侧岛叶皮层c-Fos蛋白表达增高。研究结果表明，microPET可以用于无创、活体、反复、时空动态评价PTSD引起的脑功能代谢动态变化。本研究为恐惧记忆形成与消退的关键机制提供了新的见解，对开发PTSD的早期诊断、预防治疗手段具有重要的科学理论和临床诊断方法学意义，为将来精神障碍疾病治疗的临床应用提供了一种重要的转化工具。该研究已发表在国际核医学领域排名第一的专业学术期刊：美国核医学与分子影像学会官方学术期刊J Nucl Med，并被作为研究亮点，同期配发长篇特邀专题评述文章，正面评述该研究的重要意义和影响，标志着本研究达到本领域国际领先水平。