在探索人类大脑奥秘的征程中，功能磁共振成像（fMRI）宛如一把神奇的钥匙，为我们打开了观察大脑实时活动的大门，让我们能够“实时直播”大脑的动态变化。

fMRI的原理：血氧水平依赖的奥秘

fMRI的核心原理基于血氧水平依赖（BOLD）效应。大脑活跃区域的神经元放电增加，需要更多能量，这促使局部血流量显著增加。然而，此时氧合血红蛋白的增加量超过了实际耗氧量的增加，导致脱氧血红蛋白相对含量降低。氧合血红蛋白是顺磁性的，对磁场影响较小；而去氧血红蛋白具有较强的顺磁性，会破坏局部主磁场的均匀性，使局部脑组织的T2*缩短，降低磁共振信号强度。由于激活区脱氧血红蛋白相对含量降低，其作用份额减小，脑局部的信号强度增加，从而获得激活区的功能图像。

fMRI的操作流程：精准捕捉大脑活动

fMRI检查通常在特定任务或刺激下进行。医生会让被试者躺在磁共振扫描仪中，并通过外部设备给予视觉、听觉或触觉等刺激。例如，让被试者观看特定图片、聆听声音或进行手指运动等。在扫描过程中，磁共振设备会以快速成像序列，如回波平面成像（EPI）技术，连续采集一系列图像，形成时间序列。这些图像记录了大脑在不同任务状态下的活动情况。

采集到的原始图像需要经过复杂的后处理。通过设定阈值，将激活条件与控制条件下的同一区域信号进行匹配减影，消除非任务相关的活动干扰。减影图像经过像素平均化处理后，使用统计方法如相关分析、t检验等重建可信的功能激发图像，从而得到大脑在特定任务下的活跃区域。

fMRI的应用：多领域的科学利器

神经科学研究

在神经科学领域，fMRI是研究大脑功能网络的重要工具。它可以帮助科学家了解大脑不同区域之间的功能连接性，揭示大脑信息处理的机制。例如，通过研究语言任务下的fMRI图像，可以确定大脑中负责语言理解、产生和语法处理的区域，以及这些区域之间的协同工作方式。

临床诊断

在临床诊断中，fMRI为神经系统疾病的诊断和治疗提供了重要依据。对于癫痫患者，fMRI可以定位癫痫灶，帮助医生制定更精准的手术方案，减少手术对大脑正常功能区的损伤。在脑肿瘤的诊断中，fMRI可以评估肿瘤与周围重要功能区的关系，为手术规划提供参考，提高手术的安全性和成功率。

精神疾病研究

fMRI在精神疾病的研究中也发挥着关键作用。对于精神分裂症、抑郁症等精神疾病，fMRI研究发现患者大脑中存在特定的功能异常模式。这些发现有助于深入了解精神疾病的发病机制，为开发新的治疗方法提供线索。

功能磁共振成像（fMRI）以其独特的原理和强大的功能，成为了研究大脑活动的“实时直播”技术。随着技术的不断发展和完善，fMRI将在神经科学、临床医学等领域发挥更加重要的作用，为我们揭示大脑的更多奥秘。

作者：河南科技大学第二附属医院 磁共振 仝向莎

专业审核：《健康河南》编辑部

编辑：门靖狄

校对：张红改

终审：高   明

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