Noninvasive visualization of human dopamine dynamics from PET images.
Noninvasive visualization of human dopamine dynamics from PET images.
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DOI：
10.1016/j.neuroimage.2009.12.082
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发表时间：
2010-05-15
期刊：
影响因子：
5.7
通讯作者：
Christopher, L. A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Morris, E. D.;Constantinescu, C. C.;Sullivan, J. M.;Normandin, M. D.;Christopher, L. A.
我们最近介绍了使用示踪剂[11C]-拉氯普利从动态正电子发射断层扫描(PET)数据中提取脑多巴胺波动的时间模式的策略。我们的每一种方法都产生内源性多巴胺的时间-浓度曲线的集合。给定空间密集的曲线集合(即，在感兴趣区域中的每个体素处一条曲线)，我们在多个体素位置和每个时间帧产生多巴胺(DA)浓度DA(X̲，t)的图像体积。时间帧上的体积构成了4D数据集，该数据集可以被认为是DA“电影”。有许多方法可以可视化这些数据。通过DA卷查看切片的电影循环是一种方法。制作多巴胺峰值时间的图像，源自电影的T峰值(X̲)是另一个例子。每一次可视化都可能揭示迄今为止无法观察到的神经递质活动的时空模式。我们进行了一项初步的验证实验，在两次单独的PET扫描中，相同的任务在不同的时间由相同的受试者发起相同的DA反应。对得到的T峰(X̲)图像的比较显示，每侧都有一大群连续的纹状体体素，其DA计时与任务的相对计时一致。因此，DA电影及其各自的高峰时间图像被显示为新型的功能图像，其中包含关于神经递质对刺激的反应的真实计时信息。
We recently introduced strategies for extracting temporal patterns of brain dopamine fluctuations from dynamic positron emission tomography (PET) data using the tracer, [11C]-raclopride. Each of our methods yields a collection of time-concentration curves for endogenous dopamine. Given a spatially dense collection of curves (i.e., one at every voxel in a region of interest), we produce image volumes of dopamine (DA) concentration, DA(X̲, t), at multiple voxel locations and each time-frame. The volume over time-frames constitutes a 4D dataset that can be thought of as a DA “movie”. There are a number of ways to visualize such data. Viewing cine loops of a slice through the DA volume is one way. Creating images of dopamine peak-time, Tpeak(X̲), derived from a movie, is another. Each visualization may reveal spatio-temporal patterns of neurotransmitter activity heretofore unobservable. We conducted an initial validation experiment in which identical DA responses were induced by an identical task, initiated at different times by the same subject, in two separate PET scans. A comparison of the resulting Tpeak(X̲) images revealed a large contiguous cluster of striatal voxels, on each side, whose DA timing was consistent with the relative timing of the tasks. Hence, the DA movies and their respective peak-time images were shown to be new types of functional image that contain bonafide timing information about a neurotransmitter’s response to a stimulus.
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