磁共振成像：揭秘大脑奥秘的科技利器

磁共振成像：揭秘大脑奥秘的科技利器

引用

中国科技网

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来源

1.

https://www.stdaily.com/web/gjxw/2024-11/04/content_251925.html

2.

http://ibp.cas.cn/jg/kypt/bjhcgzcx/

3.

http://www.sinorad.com/news-show-510.html

4.

https://zh-cn.unmhealth.org/stories/2024/04/new-mri-tech-improves-imaging.html

5.

http://health.ruc.edu.cn/zwwz/kpal_x/77670e786ccf48109e77b3dbdeb15f92.htm

6.

https://lauterbur.siat.ac.cn/xwdt/kyjz/info/2024/612.html

磁共振成像（MRI）技术自问世以来，就以其无辐射、高分辨率等优势在医学影像领域大放异彩。而在脑科学研究领域，磁共振成像更是成为了揭秘大脑奥秘的重要工具。从观察大脑结构到监测神经活动，从诊断疾病到探索认知功能，磁共振成像技术正在为脑科学研究带来前所未有的突破。

磁共振成像的基本原理是利用人体组织中的原子核在磁场中的行为来生成图像。当人体被置于强磁场中时，体内的氢原子核（主要是水分子中的氢原子核）会按照磁场方向排列。此时，如果施加特定频率的射频脉冲，这些氢原子核会被激发，偏离原来的方向。当射频脉冲停止后，氢原子核会逐渐恢复到原始状态，并在此过程中释放能量，产生磁共振信号。通过收集和分析这些信号，计算机就能生成详细的三维图像。

磁共振成像技术具有多个显著优势：

• 高分辨率：能够清晰显示脑组织、脊髓等软组织结构
• 非侵入性：不需要注射放射性同位素或其他药理剂
• 安全性：不涉及X射线或其他辐射
• 多功能性：通过调整扫描参数，可以强调不同组织特性

在脑科学研究中，功能性磁共振成像（fMRI）技术尤为重要。它不仅能够显示大脑结构，还能监测大脑活动。fMRI技术基于血氧水平依赖（BOLD）对比原理，通过检测大脑血流变化来反映神经活动。

当大脑某区域活动增强时，该区域的血流量会相应增加，以供应更多氧气。这种变化会导致血液中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例改变，而两者具有不同的磁性。fMRI设备正是利用这种磁性差异来检测大脑活动。

fMRI技术在脑科学研究中有着广泛的应用：

• 绘制大脑功能图：通过让受试者执行特定任务（如观看图片、听声音等），观察大脑哪些区域被激活
• 研究认知过程：探索大脑如何处理语言、记忆、情绪等复杂功能
• 诊断和治疗疾病：帮助理解精神分裂症、阿尔茨海默病等疾病的发病机制
• 评估治疗效果：监测大脑损伤后的恢复情况

近年来，磁共振成像技术在脑科学研究中取得了重要进展。

2024年2月，澳门大学认知与脑科学中心等机构发表了一项重要研究成果。研究团队使用实时相位编码fMRI技术，通过多种形式的语言任务刺激被试，成功绘制出语言处理过程中的全脑动态图。这项技术能够以亚秒级精度追踪自然语言处理过程，为理解大脑语言机制提供了新的视角。

新墨西哥大学健康科学中心则开发了一种新型MRI数据采集与分析技术。该技术能够在短短3分钟内同时完成大脑功能网络和生物化学图谱的绘制，极大地提高了手术指导的效率和精度。这项技术特别适用于脑肿瘤手术，可以帮助医生更准确地识别肿瘤边界，保护重要功能区域。

瑞士洛桑联邦理工学院的研究团队则将fMRI与虚拟现实（VR）和经颅颞叶干扰电刺激（tTIS）技术相结合，开发出一种增强空间记忆的新方法。通过向海马体施加无痛电脉冲，并在虚拟环境中进行训练，研究发现参与者的空间记忆能力得到了显著提升。

尽管磁共振成像技术在脑科学研究中取得了巨大成功，但仍面临一些挑战：

• 成本问题：高端MRI设备价格昂贵，限制了其在一些地区的普及
• 扫描时间：尽管新技术已经大大缩短了扫描时间，但某些复杂检查仍需要较长时间
• 数据解读：fMRI数据的复杂性要求研究者具备较高的专业知识
• 个体差异：不同人脑结构和功能存在差异，如何建立通用模型是一个难题

然而，随着技术的不断进步，这些问题有望得到解决。磁共振成像技术将继续在脑科学研究中发挥重要作用，帮助我们更好地理解这颗“宇宙中最复杂的物体”。

正如一位科学家所说：“我们对大脑的了解，可能还不及对火星表面的了解。”但有了磁共振成像这双“千里眼”，我们正在一步步揭开大脑的神秘面纱。