深入研究大脑
2013年启动的国家大脑计划(BRAIN Initiative)旨在通过绘制人类大脑中每个神经元的活动来彻底改变我们对认知的理解，揭示大脑回路如何相互作用以创造记忆、学习新技能和解释我们周围的世界。
在此之前，神经科学家需要新的工具来探测大脑麻省理工学院生物工程副教授Alan Jasanoff说。他说:“人们普遍认识到，为了全面详细地了解大脑的过程，我们需要以空间、时间和功能精度来监测大脑深处的神经功能。”
Jasanoff和他的同事们现在已经朝着这个目标迈出了一步:他们已经建立了一种技术，可以通过磁共振成像(MRI)和专门的分子传感器来跟踪大脑中的神经通信。Jasanoff说，这是第一次有人能够高精度地绘制活体动物大脑大区域的神经信号，为研究大脑功能提供了一个新的窗口。Jasanoff也是麻省理工学院麦戈文大脑研究所的副成员。
他的团队使用了这种分子成像方法，描述在5月1日的在线版科学，以研究神经递质多巴胺在一个叫做腹侧纹状体的区域，它与行为的动机、奖励和强化有关。在未来的研究中，Jasanoff计划将多巴胺成像与功能性核磁共振技术结合起来，测量整体大脑活动，以更好地了解其机理多巴胺的水平影响神经回路。
Jasanoff说:“我们希望能够将多巴胺信号与正在进行的其他神经过程联系起来。”“我们可以观察不同类型的刺激，试图了解多巴胺在不同大脑区域的作用，并将其与其他测量方法联系起来大脑功能．"
跟踪多巴胺
多巴胺是帮助神经元在短距离内相互交流的许多神经递质之一。大脑中的大部分多巴胺是由一种叫做多巴胺的结构产生的腹侧被盖区(VTA)。这种多巴胺通过中脑边缘通路到达腹侧纹状体，在那里它与来自大脑其他部分的感觉信息结合起来，加强行为，帮助大脑学习新的任务和运动功能。这个回路在成瘾中也起着重要作用。
来追踪多巴胺在神经沟通在美国，研究人员使用了他们之前设计的核磁共振传感器，该传感器由一种含铁蛋白质组成，充当弱磁铁。当传感器与多巴胺结合时，它与周围组织的磁性相互作用减弱，从而使组织的MRI信号变暗。这使得研究人员能够看到大脑中多巴胺被释放的位置。研究人员还开发了一种算法，可以计算出腹侧纹状体中每立方毫米部分中多巴胺的精确含量。
在将MRI传感器传送到大鼠的腹侧纹状体后，Jasanoff的团队用电刺激中脑边缘通路，并能够准确地检测到大脑中腹侧纹状体多巴胺被释放出来。一个被称为伏隔核核心的区域，被认为是VTA多巴胺的主要目标之一，显示出最高水平。研究人员还发现，一些多巴胺在邻近的区域释放，比如调节动机和情绪的腹侧苍白球，以及在大脑中传递感觉和运动信号的丘脑的部分区域。
每次多巴胺刺激持续16秒，研究人员每8秒拍一张核磁共振图像，以便追踪神经递质从细胞释放到消失时多巴胺水平的变化。Jasanoff说:“我们可以将地图划分为不同的感兴趣区域，并分别确定每个区域的动态。”
他和他的同事们计划在这项工作的基础上，将他们的研究扩大到大脑的其他部分，包括受帕金森病影响最严重的区域，这种疾病是由死亡引起的多巴胺细胞模型。Jasanoff的实验室还在研究跟踪其他神经递质的传感器，使他们能够研究不同任务中神经递质的相互作用。
