[科普中国]-神经影像学

神经影像学（neural imaging 或neuroimaging）通常与功能脑成像（functional brain imaging）联系在一起。该领域的研究更加强调对脑工作机制的研究。

脑神经活动表现为明显的三维动态特性，因此，仅靠记录随时间变化的一维信号来解读大脑工作机制是远远不够的。通过影像学方法在二维与三维空间以图像的方式来揭示脑的解剖结构与功能是脑科学研究中的重要方法。

研究领域能反映脑功能的影像方法有许多种。常见的方法可以分为有创的和无创的两类。无创的方法包括基于电磁信号检测的脑电图（electroencephalography EEG）和脑磁图（magnetoencephalography, MEG）；基于血氧水平依赖性测量的功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）；基于代谢水平测量的近红外光谱（near-infrared spectroscopy, NIRS）技术等。此外，脑神经信息的获取还可以采用有创的方法，包括神经元放电信号（Spikes）测量及皮层电位（electrocorticography, ECoG）的测量。上述测量方法的结果都可以在二维或三维空间中用图像的方式加以显示。

不同的神经影像学方法具有不同的空间分辨率和时间分辨率。图1给出了不同成像方法各自的空间分辨率和时间分辨率。由于设备或操作层面上的限制，目前普遍采用的方法是脑电（EEG）和功能磁共振成像（fMRI）。

图1 神经影像学方法

应用前景

“了解脑”、“保护脑”和“创造脑”是许多国家制定脑科学发展计划的目标和宗旨。其中“了解脑”不仅仅是了解大脑的解剖结构，更重要的是了解大脑的工作机制，特别是大脑产生高级认知活动（学习、思维、语言、记忆、情感等）的机制。神经影像学为“了解脑”提供了有力的技术手段。

从脑功能研究的发展过程看，最初阶段人们的研究着眼在相对孤立的功能脑区的研究。依据人类在感觉（视觉、听觉、触觉）、感知与认知层面不同脑区被激活的状态，研究人员曾将大脑划分成不同的功能区，并认为不同的脑区对应着不同的脑功能。不过，近年来的大量研究成果证实了所谓独立的脑功能区在功能上并不独立，各个功能区乃至在更细微的程度上存在大量功能上的和效能上的连接关系。如今，脑功能影像的研究已经更多的是从功能区的隔离（functional segregation）走向了功能区的整合（functional integration）。

研究大脑活动中的功能连接关系，既要求高分辨率的空间定位，还要求能反映这种连接关系的时间过程。单靠一种模式的成像方式往往难以达到目的。为此，多模式脑成像方式的融合成了一种可能的解决方法。近年来，充分利用磁共振成像的高空间分辨率和脑电信号的高时间分辨率，并将两方面的信息整合到一起，成了大家关注的一个重要领域。

本词条内容贡献者为:

高上凯 - 教授 - 清华大学医学院生物医学工程系