脑成像是一个非常强大的工具，它使我们得以看到颅内和大脑（见图7—2），并测量与神经递质和药物相关的各种数值。我们通过各种各样的成像，可以了解人体的不同方面。正电子发射断层扫描（PET）可以测量大脑一定区域内的某些蛋白质（如受体）及其活动水平，以及葡萄糖代谢（见图7—1）。
定义
正电子发射断层扫描（PET）
正电子发射断层扫描是一种成像技术，它会产生某种放射性物质并绘制出体内分布的三维图像。例如，如果某物质优先与某些受体结合，那么放射性物质的分布就能表示出受体的分布和数量。如果放射性物质能反映出新陈代谢的水平，那么放射性物质的分布就能表示出高度代谢或功能的区域。PET是当今最重要的研究工具之一，人们使用PET可以研究体内重要的分子和及其过程，同时不会对身体组织造成伤害。PET还可以与其他（如CT和磁共振成像）强大的成像技术相结合，为人们提供更多的信息。
图7—1 正电子发射断层扫描
图7—1说明了PET扫描是如何工作的。如果放射性物质发射出的正电子和多巴胺D2受体相结合（如被注入D2受体），那么该物质将在大脑中定位D2受体。由于正电子在放射性衰变的过程中被释放，当它们遇到作为反粒子的电子时，就会相互湮灭产生γ辐射（见图7—1左下部分），围绕在头部的一个环形探测器可以检测到该辐射。有关湮灭的信息经过处理后被发送到计算机中，计算机会对辐射（和受体）的空间分布图进行重建。
图7—2 了解大脑图像
注：人们使用成像仪器能观察到大脑内部，并能用其显示出脑部图片。左侧示意图显示了人脑的三个不同的切面，有时，人们通过观察大脑的某些切面可以更清楚大脑的构造。人们使用成像仪器观察大脑的切面并重建图片，就能看到大脑结构（或功能）的细节，如右侧示意图所示。右侧示意图的图像是人们使用磁共振成像获得的。左侧示意图只显示了大脑切面；而右侧示意图则显示了实际的大脑图像，其中包括颅骨、眼睛、鼻子和其他组织，显示的是更真实的图片。图7—3和图7—4中表示的PET图像是大脑的横截面，它能表示出大脑切面放射性物质的分布。
使用脑成像技术进行的研究表明，持续使用药物会导致大脑化学性和机能性的长期变化。例如，成瘾者在服用可卡因、甲基苯丙胺、酒精或海洛因后，其大脑中的多巴胺受体（特别是D2受体）水平会降低。如果已经成瘾的个体停止服用可卡因或其他药物，其大脑中的多巴胺D2受体水平不会马上升高恢复至正常水平（见图7—3）。事实上，成瘾者脑内的D2受体会被抑制长达数月，这一结果已经在几个研究中得到证明。脑内低水平的D2受体表明这些人的多巴胺系统功能失调或不正常。其他研究也发现，肥胖者脑内的D2受体水平很低，这印证了多巴胺在“自然”奖赏中的重要性，而药物则会介入到自然奖赏（如喂养）的神经通路中。因此，低水平的多巴胺D2受体是药物使用易感性的提示性指标，其他成瘾行为的原理也有可能是相同的。
由于D2受体长期发生变化（大概还有许多其他蛋白质），成瘾者的大脑机能差异会持续很长时间。事实上，成像研究清楚地显示除了蛋白质水平发生变化外，大脑功能还会出现长期变化。如图7—4所示，长时间服用可卡因会引起大脑中能量代谢（一种大脑机能的测量）的显著变化。为了对大脑中的能量代谢水平（用图像中的光亮区域表示）进行比较，我们将被试分为三类：正常被试，10天没有使用可卡因的被试，100天没有使用可卡因的被试。显然，即使100天不使用药物，被试的大脑也没有恢复正常。
许多研究也发现了动物在被给药后其多巴胺受体和转运蛋白发生的改变。这些研究通常使用的是另一种突破性的技术——被称为受体体外标记放射自显影，这是作者所在的约翰霍普金斯大学医学院实验室于20世纪70年代发展出的方法。当人们使用不同的技术、物种和方法获得了相同的研究结果时，我们对实验结果就有更大的把握。
图7—3 不同被试大脑内多巴胺D2受体水平
注：图中照片分别表示了正常大脑（图上部）、戒断可卡因1个月（图中部）、戒断可卡因4个月（图下部）的多巴胺D2受体水平。每行表示了同一个被试的两个不同的大脑切面，人们在比较时会观察每列图片。图像中明亮的区域表示多巴胺D2受体水平最高的区域——数量越多，画面越明亮。例如，左侧一列表示的是三位被试的大脑相同位置的水平图片：一位被试没有药物使用史，而另外两位被试有药物使用史。图中显示，最上面的图表示的是没有药物使用史的被试，其受体水平最高；中间的则是戒断可卡因1个月的被试，其受体水平大幅度减少；第三或最下面的图表示被试与中间的图相比，其受体水平略有增高。很明显，即使经过4个月的戒断，成瘾者的脑内多巴胺D2受体水平也没有恢复正常。上图是对多巴胺D2受体进行的PET扫描，这个研究最早是由包含作者在内的一个研究团队进行的。
图7—4 可卡因滥用者在戒断不同天数后其能量代谢发生的改变
注：颜色越浅的区域表示其能量代谢越高。这些变化发生在大脑的额叶区域，也就是说在调节神经冲动的大脑相关区域中是显著的。在这些实验中，给被试注射具有放射性的葡萄糖后，进行PET扫描，显示放射性水平较高的脑区就是代谢和神经元活动水平更高的脑区。
