大鼠注意行为中关键神经递质功能成像研究

注意是与意识紧密联系的主要认知活动之一，是外界信息进入意识层面的筛选过程。利用脑功能成像技术从神经环路水平来研究注意的内在神经生物学机制是当前研究的热点。正电子发射断层显像（PET）分子影像技术不仅可以实现神经系统疾病早期诊断，而且可以进一步深入研究相关的神经生物学机制。本研究通过多巴胺的突触前探针[18F]FDOPA与突触后多巴胺D2受体探针[18F]NMB和5-羟色胺2A受体探针[18F]Altanserin来监测大鼠注意行为中多巴胺与5-羟色胺实时发放状态，获得清醒大鼠注意行为中的多巴胺与5-羟色胺两种关键神经递质变化的空间位置信息。通过对多巴胺与5-羟色胺功能图像的统计数据分析，从整体上反映在注意行为中多巴胺与5-羟色胺发放神经生物学机制，为阐明注意行为中多巴胺与5-羟色胺的作用途径及相关机理提供新的思路与理论基础。

注意是通过选择与行为相关的重要的输入刺激而忽视其他输入刺激的一个重要的认知过程。在本项目研究中，我们利用2-deoxy-2[18F]fluoro-D-glucose (FDG)作为示踪剂，小动物正电子断层扫描仪（microPET）成像来反映大鼠在注意行为中脑内葡萄糖代谢活性变化情况。根据大鼠在注意行为训练的难易程度不同，我们把同一批大鼠在4种不同的训练范式情况下成像。根据实验目的的不同，把这4种不同的范式分为2组：一组是学习组，基础组（baseline）对应 stage-0反映在训练中建立操作式条件化的学习过程中的脑内葡萄糖代谢变化情况；另一组是注意组，stage-4对应stage-12反映注意行为过程的脑内葡萄糖代谢情况。得到的大鼠成像数据通过统计参数图（Statistical Parameter Mapping，SPM)软件自动分析，得到行为相关葡萄糖代谢变化脑区主要包括：在学习组内，外侧下丘脑, 伏隔核, 梨状皮质, 左侧后颗粒皮层, 扣带回皮层, 左侧第一感觉皮层, 右侧内嗅皮层 和 右侧小脑正中旁小叶显示葡萄糖代谢增高。 而嗅球与背内侧和前背侧丘脑显示葡萄糖代谢降低。在注意组中，葡萄代谢增高区域只有右侧后颗粒皮层（retrosplenial cortex，RSC），而葡萄糖代谢降低区域只有右侧内侧膝状体核（medial geniculate nucleus， MGN ）区域。我们的结果指出在更困难的注意任务中激活了后颗粒皮层区域，提示这个区域在注意控制以及至上而下的注意控制过程中可能起了重要作用。而且我们的结果证明microPET 可以对大鼠比较复杂的认知任务成像，这些成像结果也可以为临床前的研究提供依据。