The dopaminergic mechanisms that control reward-motivated behavior are the subject of intense study, but it is yet unclear how, in humans, neural activity in mesolimbic reward-circuitry and its functional neuroimaging correlates are related to dopamine release. To address this question, we obtained functional magnetic resonance imaging (fMRI) measures of reward-related neural activity and [(11)C]raclopride positron emission tomography measures of dopamine release in the same human participants, while they performed a delayed monetary incentive task. Across the cohort, a positive correlation emerged between neural activity of the substantia nigra/ventral tegmental area (SN/VTA), the main origin of dopaminergic neurotransmission, during reward anticipation and reward-related [(11)C]raclopride displacement as an index of dopamine release in the ventral striatum, major target of SN/VTA dopamine neurons. Neural activity in the ventral striatum/nucleus accumbens itself also correlated with ventral striatal dopamine release. Additionally, high-reward-related dopamine release was associated with increased activation of limbic structures, such as the amygdala and the hippocampus. The observed correlations of reward-related mesolimbic fMRI activation and dopamine release provide evidence that dopaminergic neurotransmission plays a quantitative role in human mesolimbic reward processing. Moreover, the combined neurochemical and hemodynamic imaging approach used here opens up new perspectives for the investigation of molecular mechanisms underlying human cognition.

Unravelling the factors determining the allocation of carbon to various plant organs is one of the great challenges of modern plant biology. Studying allocation under close to natural conditions requires non-invasive methods, which are now becoming available for measuring plants on a par with those developed for humans. By combining magnetic resonance imaging (MRI) and positron emission tomography (PET), we investigated three contrasting root/shoot systems growing in sand or soil, with respect to their structures, transport routes and the translocation dynamics of recently fixed photoassimilates labelled with the short-lived radioactive carbon isotope (11)C. Storage organs of sugar beet (Beta vulgaris) and radish plants (Raphanus sativus) were assessed using MRI, providing images of the internal structures of the organs with high spatial resolution, and while species-specific transport sectoralities, properties of assimilate allocation and unloading characteristics were measured using PET. Growth and carbon allocation within complex root systems were monitored in maize plants (Zea mays), and the results may be used to identify factors affecting root growth in natural substrates or in competition with roots of other plants. MRI-PET co-registration opens the door for non-invasive analysis of plant structures and transport processes that may change in response to genomic, developmental or environmental challenges. It is our aim to make the methods applicable for quantitative analyses of plant traits in phenotyping as well as in understanding the dynamics of key processes that are essential to plant performance.