我们每天都在思考,但思考时大脑里发生了什么?利用磁共振成像设备(MRI),科学家们就如同操作一台超级‘大脑摄像机’,使得我们能‘看见’大脑的活动。
一、磁共振成像技术是什么?
磁共振成像(MRI)就像是一种用强磁场给大脑照片的技术。人体内富含氢原子,这些氢原子在强磁场里会排好队,像小磁铁一样。这时,机器会发射出一种特殊的信号,短暂地“推”或“打扰”一下这些小磁针,让它们的队形暂时乱了。等这个“信号”停止后,被推乱的小磁针又会努力转回原来的方向。就在它们转回去的过程中,自己也会发出微弱的信号。机器捕捉到这些返回的信号,经过处理,就变成了我们看到的大脑清晰图像。
磁共振设备
二、看见“思考”的关键:功能磁共振成像原理
当大脑的某个区域处于活跃状态时,它会需要更多能量,导致血流量的增加。fMRI 能极其灵敏地这种血流变化带来的细微信号差异,绘制出大脑功能图像。
大脑活跃时的血流变化
三、大脑激活:解读“思考现场”
人脑在执行特定任务(如看图片、做数学题、回忆事情)时,与该任务相关的脑区可能会被激活。 科学家们借助fMRI可获得人体大脑在这些任务状态下的图像数据,通过对比不同任务下的大脑激活图,就能知道哪些脑区参与了特定类型的思考或感知。比如,观看人脸时,与面孔识别相关的‘梭状回面孔区’可能会被激活。
大脑激活图
通过探测不同任务状态下大脑的血氧变化,磁共振技术得以标识忙碌的脑区。这为研究大脑工作机制,理解大脑的各种功能提供了强大工具。
参考文献:
Shared neural codes for visual and semantic information about familiar faces in a common representational space. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021;118(45):e2110474118. doi:10.1073/pnas.2110474118