人类大脑主要神经递质系统的跨模态功能连接图谱解析及其分子架构基础

本研究通过静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)技术，对193名健康成人的单胺能神经核团(包括DRN、NCS、VTA、SNc和LC)进行功能连接网络分析，并结合PET/SPECT分子影像数据，揭示了5HTT、DAT等神经递质特异性标记物与功能连接模式的空间关联，为理解神经精神疾病的生物标志物提供了新视角。

　　

在探索大脑奥秘的征程中，神经科学家们一直试图破解神经递质系统如何塑造我们的思维、情绪和行为。单胺能系统——包括血清素(5-HT)、多巴胺(DA)和去甲肾上腺素(NE)——就像大脑中的化学信使，从脑干核团出发，将信号传递到各个脑区，调控着从情绪调节到决策制定的各种高级功能。然而，这些神经调质系统的功能连接模式与其分子基础之间的精确对应关系，始终是神经科学领域亟待解答的关键问题。

发表在《Brain Structure and Function》的这项开创性研究，首次系统绘制了人类大脑主要单胺能系统的全脑功能连接图谱，并揭示其与特定神经化学标记物的空间关联。研究团队通过整合多模态神经影像技术，不仅展示了DRN、VTA等核团独特的连接模式，更发现了5HTT、DAT等分子标记与功能网络的显著相关性，为理解神经精神疾病的病理机制提供了全新视角。

关键技术方法包括：1) 对193名健康成人进行3T静息态fMRI扫描；2) 采用基于种子点的分析方法，定位DRN、NCS等7个脑干核团的功能连接网络；3) 使用JuSpace工具箱进行fMRI与PET/SPECT分子影像的空间相关性分析；4) 通过半偏相关控制邻近种子点的干扰效应。

【Mapping of whole-brain RsFC from the different brainstem nuclei】部分揭示了各核团的特异性连接模式：血清素能DRN广泛连接海马、杏仁核等边缘系统及前额叶皮层；NCS则特异性靶向眶额叶和岛叶皮层。多巴胺能VTA主要投射至纹状体和前额叶区域，而SNc显示明显的半球侧化连接。去甲肾上腺素能LC的投射呈现显著半球偏侧化，主要影响枕叶和颞叶区域。

【Cross-modal correlations between RsFC and nuclear imaging neurotransmitter maps】部分发现：DRN连接网络与5HTT、DAT分布显著相关；VTA连接模式与5HT4、D1/D2受体及FDOPA等多巴胺能标记物高度吻合；SNc连接则与5HTT和DAT空间分布相关。这些发现证实了功能连接模式具有特定的分子基础。

研究结论深刻指出，单胺能核团通过广泛而特异的连接模式调控全脑功能，其功能网络与特定神经化学标记物存在空间对应关系。这种跨模态关联不仅验证了rs-fMRI检测神经递质活动的敏感性，更揭示了不同神经递质系统间复杂的相互作用机制——通过异源受体介导的跨系统对话，共同塑造大脑功能状态。该研究为开发神经精神疾病的生物标志物提供了重要理论基础，未来或可通过非侵入性fMRI监测单胺能网络异常，指导精准治疗策略。

值得注意的是，研究也揭示了方法学挑战：脑干核团体积小、fMRI空间分辨率有限，未来需要高场强MRI和脑干细胞特异性分析流程提升检测精度。作者建议整合同步fMRI-PET技术，以更全面揭示功能连接背后的神经化学基础，这将为理解抑郁症、精神分裂症等疾病的神经机制开辟新途径。