一种微型可佩戴扫描仪已首次被用来跟踪非束缚动物大脑内的化学活性。通过研究对象执行正常任务揭示其神经回路，研究人员们说，这项技术可以大大拓宽对于学习、成瘾、抑郁以及其他状态的认知。

　　该设备为在大鼠身上使用而设计，大鼠是行为神经科学家使用的主要动物模型。但是，布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）开发出这一设备的研究人员们认为，为人体制备一个相似的装置将很简单。

　　正电子发射断层显像（PET）已经广泛地运用于神经科学研究和临床治疗。它使研究人员们能够在大脑内追踪放射性标记的神经递质（在神经元之间携带信号的化学物质）或药物。神经递质和药物在大脑内移动方式的图像可以揭示支撑正常行为的进程——例如学习，以及像成瘾这样的病理学。PET已被用于测绘成瘾者和健康人大脑中药物结合位点，并研究这些位点是如何随时间和疗程而变化的。

　　一台传统PET扫描仪很大，这样的研究不得不让受试体躺在一个巨大的管子内才能进行。大型光电倍增管放大了由大脑内标记化学物质释放的伽玛射线信号。然后，信号通过一个办公桌大小的电机架来处理它们，并将它们绘制成大脑特定区域的脑图。为了在动物实验中得到良好的数据，受试体通常会被麻醉或束缚。被测量的并不是正常清醒的行为。

　　“关于大脑如何在现实世界中工作，我们只有非常有限的数据，”保罗·格里姆切尔（Paul Glimcher）说，他是纽约大学神经科学、经济学、心理学的教授，并未参与这项研究。

　　新的便携式扫描仪旨在动物自然行为下，提供同样有关大脑化学物质的资料。它体积小，重量轻，老鼠可以戴在头上。“老鼠可以自由活动，与其他动物互动，同时，我们可以制作三维脑图，例如，一张脑中多巴胺受体的图，”大卫·施乐（David Schlyer）说，他是布鲁克海文国家实验室的资深科学家，并领导了此项研究。

　　施乐的小组研究了多年，制作一个微型PET扫描仪，这可以被活动的受试动物佩带。该装置有一个金属环，吊在支撑构架上，帮助支持其重量，并允许老鼠走动。老鼠的头部套进环内，环上带有探测器和电子配件。

　　施乐说，使该设备小型化的关键是，将环上每个探测器的所有电子配件整合在环里一个单独的芯片中。一个雪崩式光电二极管也取代了传统PET的大型光电倍增管，放大脑标记化学物质发射的信号。“老鼠会用大约一个小时来适应，然后开始表现正常，”施乐说。布鲁克海文的设备在本周的《自然方法》（Nature Methods）杂志上有所描述。

　　布鲁克海文的小组使用这种扫描仪，首次为活动大鼠的整个大脑测绘了多巴胺受体的分布图。其他小组（包括格里姆切尔的）先前已经使用侵入性探针，研究了无束缚动物大脑中几立方毫米大小部分的多巴胺水平，但尚未能研究整个大脑。

　　格里姆切尔描述了便携式设备可以进行的几种实验中的一个。研究人员们知道，成功完成戒毒的吸毒成瘾者存在着巨大的复吸风险，如果他们去那些与毒品相关的地方，可能是因为他们的大脑被化学性重新激活来应对这些相关性。格里姆切尔想象这样对大鼠进行研究：当动物被允许决定是否采取一种毒品，或当它们走进一个它们已经知道的与毒品有关的位置时，测绘它们的脑化学图。

　　“我们并不真正很好地了解，成瘾性的大脑不同部位的回路是如何交互的，” 格里姆切尔说。“要想让我能够给你一个临床假设，我们必须获得更多的基本信息。这是可以做到的突破。”

　　由于体积小却明显暴露于必需的辐射当中，PET并没有像其他神经影像方法那样广泛应用于人类研究。尽管如此，布鲁克海文的研究人员们说，有可能制作一种可佩戴PET扫描仪，可以装进类似橄榄球头盔的东西。约瑟夫·休斯顿（Joseph Huston）是杜塞尔多夫大学行为神经科学中心（the Center for Behavioral Neurosciences at the University of Düsseldorf）的主席，他说，布鲁克海文的小组开发了这个设备，为神经科学圈子作出了“一个令人难以置信的服务”。“老鼠是研究大脑最重要的模型，所有我们知道的关于学习、喂食、恐惧、性的基本知识，都是建立在研究大鼠的基础上的。”

　　施乐说，他的小组已经与一些公司洽谈了有关这种设备商业版本的特许经营。但现在，他们主要还是计划在他们的实验室中进行深入一步的行为研究。测绘觉醒动物的多巴胺可以提供对一系列疾病的正常模式和病理状况下的了解，例如与帕金森氏症相关的运动障碍。但是，多巴胺只是小组可以测绘的大脑众多化学物质之一。施乐说，他们还将研究老鼠的性行为。

　　该小组还致力于用其他工具结合磁共振和PET成像技术来提供有关组织结构和功能的更丰富信息。下个月，他们将开始在乳腺癌患者身上进行这一设备的临床试验。