树鼩社会竞争模型的PET成像研究

People in contemporary society are facing increasingly fierce competition. On one hand, social competition is propelling the development of human society; on the other hand, it also causes a mount of mental diseases (typically depression), giving rise to a huge burden on the society. Up to now, however, the neurological mechanism of competition-related diseases is still unclear. Therefore, the research on social competition, especially the influence on brain from failure in competition, is meaningful in both scientific and social scopes. Tree shrews, as the close relative of primates, are the ideal candidates to construct a social competition model. This project aims to use PET scanning to study the tree shrew social competition model. The main research contents includes: (1) to determine which brain areas show functional changes caused by acute social competition; (2) to determine which brain areas show functional changes caused by chronic social competition; (3) to determine whether the use of antidepressants before or during social competition may prevent the depression-like symptoms caused by failure of competition, and which brain areas are related to this prevention effects; (4) to determine whether the use of antidepressants after social competition may revert the depression-like symptoms caused by failure of competition, and which brain areas are related to this reversion effects; (5) if revertible, to determine whether the symptoms may recur after the stop of antidepressants and which brain areas are related to this recurrence. The results of this project are of importance to understand the neurological mechanism of competition and to prevent and treat these competition-related mental diseases.

当今社会的竞争日趋激烈，激烈的社会竞争在推动社会发展的同时，也引发了大量的相关精神疾病（最主要是抑郁症），给社会带来很大负担。但是其神经机制目前仍不清楚，因此研究社会竞争尤其是竞争失败对大脑的影响具有重要的科学意义和社会价值。树鼩作为灵长类动物的近亲，是构建社会竞争模型的理想动物。本项目将利用PET成像技术对树鼩社会竞争模型进行研究，主要研究内容包括：1）急性社会竞争会引起哪些脑区的功能发生变化；2）慢性社会竞争会引起哪些脑区的功能发生变化；3）在社会竞争开始前或进行期间给予抗抑郁药是否可以预防竞争失败导致的抑郁样症状的出现，这种预防作用与哪些脑区有关； 4）在社会竞争结束后给予抗抑郁药物治疗能否逆转竞争失败后出现的抑郁样症状，这种逆转作用与哪些脑区有关；5）若能逆转，停药后会不会复发，与哪些脑区有关。该项目的研究成果对于理解社会竞争诱发精神的神经机制及其预防和治疗具有重要意义。

抑郁症和创伤后应激障碍等是常见的人类精神疾病，但其神经机制目前仍不清楚，因此研究社会竞争尤其是竞争失败对大脑的影响具有重要的科学意义和社会价值。树鼩作为灵长类动物的近亲，具有强烈的领地意识和由此引发的互相攻击行为，是构建社会竞争模型的理想动物。研究发现树鼩社会竞争模型与人类抑郁症的表象和机理非常类似。这表明树鼩社会竞争模型能很好的模拟人类社会竞争，为社会竞争导致的神经和精神疾病的机理研究、新药研发提供理想的动物模型，为发展早期诊断技术和预防措施等提供有效帮助。但是之前的研究没有一套统一的树鼩脑图像处理模板和规范，大大阻碍了该领域研究的进展。. 本课题在四年的执行期间，主要完成了（1）树鼩脑逐像素统计分析方法的开发与平台的建立，主要包括树鼩标准脑地图集的建立、树鼩脑MRI T2结构像数据和18F-FDG PET功能图像采集参数的确定以及优化、树鼩标准脑MRI T2模板和18F-FDG模板的建立、树鼩脑灰质、白质、脑脊液组织概率图的建立以及树鼩脑逐像素统计分析平台的建立；（2）急性和慢性社会竞争对树鼩脑葡萄糖代谢功能的影响；（3）抗抑郁药干预对社会竞争失败树鼩脑葡萄糖代谢功能的影响。. 基于葡萄糖代谢的正电子发射断层成像（positron emission tomography, PET）技术可以记录动物清醒状态下的脑功能活动，避免了麻醉对神经系统的影响，能够为树鼩社会竞争模型的研究提供更为全面的分子影像学依据。通过建立整套的树鼩脑分析方法和软件平台，能够充分挖掘图像中的具有生理学意义的信息，为树鼩社会竞争抑郁症模型的脑功能研究提供更为全面客观深入的医学影像学依据。基于此技术，研究发现了树鼩在不同应激状况下出现特定的生理学变化和脑功能变化，以及抗抑郁药氯米帕明可以缓解应激后的体重下降、推迟抑郁并缓解抑郁程度。基于以上发现，可以认为树鼩的慢性社会心理应激模型是抑郁症的疾病同源性模型，这将有助于我们理解抑郁症的病理改变，提供抑郁症治疗的新思路。