用核磁共振觀察大腦活動(dòng)實(shí)驗(yàn)

 

核磁共振是基于量子物理和微波技術(shù)的一種檢測方法，可以精確地測出物體內(nèi)的原子核的位置和種類，從而實(shí)時(shí)地繪制出物體內(nèi)部圖像，在醫(yī)學(xué)和工業(yè)上獲得了廣泛的應(yīng)用，具有極高的科學(xué)和應(yīng)用價(jià)值。核磁共振儀器不使用放射性同位素，不產(chǎn)生電離輻射。在有些地方，醫(yī)生考慮到患者對“核”的恐懼心理，常稱其為“磁共振成像”。

核磁共振成像的“核”指的是氫原子核。人體的70%是由水組成的。原子核帶正電，具有自旋，會(huì)形成電流，從而產(chǎn)生磁場，因此每一個(gè)原子核都像一個(gè)小磁鐵。把物體放置在磁場中，原子核與外磁場發(fā)生相互作用，處于不同自旋狀態(tài)的原子具有不同的能量；用適當(dāng)?shù)碾姶挪ㄕ丈渌?dāng)外加電磁波的能量等于不同狀態(tài)的原子核的能量差時(shí)，原子核與外加的電磁波發(fā)生共振，從低能狀態(tài)“跳躍”到高能狀態(tài);去掉外加的電磁波，處于高能狀態(tài)的原子核又會(huì)把一部分能量以電磁波的形式發(fā)射出去，被檢測出來。

分析這個(gè)信號在物質(zhì)內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)中的衰減情況，就能反推出運(yùn)動(dòng)的原子核分布圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可以重建出物質(zhì)內(nèi)部精確的三維立體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)情況。這等于說:我們能夠直接從外面拍攝物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和變化情況，就像長了火眼金睛的孫悟空。人體組織中含有大量水和碳?xì)浠衔铮瑲浜说暮舜殴舱耢`活度高、信號強(qiáng)，所以通常選氫核來對人體進(jìn)行成像。人體中各種組織間含水比例不同，信號強(qiáng)度有差異，從而把各種結(jié)構(gòu)分開，把正常組織和病變組織分開，非常便利。

 

大腦磁共振成像

 

核磁共振成像不僅成像清晰精細(xì)，還是目前少有的對人體沒有任何傷害的安全、快速、準(zhǔn)確的臨床診斷方法。如今全球每年至少有6000萬病例利用核磁共振成像技術(shù)進(jìn)行檢查。

隨著核磁共振成像技術(shù)的迅猛發(fā)展，功能性核磁共振成像技術(shù)亦日趨成熟，這一技術(shù)有很多重要應(yīng)用，比如研究人類大腦。1990年日裔美籍科學(xué)家小川誠二發(fā)現(xiàn)，血液氧氣含量不同時(shí)，產(chǎn)生的核磁共振圖像有細(xì)微變化，利用這些變化可以顯示大腦各區(qū)域內(nèi)靜脈毛細(xì)血管內(nèi)的血液狀態(tài)的變化。由于大腦活動(dòng)區(qū)域的神經(jīng)元消耗大量能量，需要迅速補(bǔ)充含氧血液，這一區(qū)域的核磁共振信號遠(yuǎn)高于大腦中思維活動(dòng)不活躍的區(qū)域。根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，核磁共振成像能描繪活體大腦組織活動(dòng)的時(shí)間和空間位置，實(shí)時(shí)觀察大腦活動(dòng)。可以對被研究人員持續(xù)進(jìn)行統(tǒng)一類型的刺激，比如觀看圖片或聽音樂，對比另一組受到不同刺激或者進(jìn)行休息的被試人員，通過對比來分析出特定刺激影響了大腦的哪部分區(qū)域，這樣就能觀察腦和思維的關(guān)系。這是一種無損、動(dòng)態(tài)、高速大腦活動(dòng)探測器。

2010年至2012年，中美兩國的科學(xué)家一起做了一個(gè)與戀愛有關(guān)的跨文化腦成像研究，發(fā)現(xiàn)東西方不同文化的人在戀愛時(shí)有相似的愛情體驗(yàn)。研究者讓處于熱戀期的大學(xué)生觀看自己戀人的照片或普通朋友的照片，同時(shí)用核磁共振設(shè)備記錄大腦的活動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，中國人和美國人的大腦獎(jiǎng)賞系統(tǒng)都被激活，活動(dòng)水平非常相似。獎(jiǎng)賞系統(tǒng)是大腦內(nèi)一個(gè)可以產(chǎn)生快感的系統(tǒng)，像食物、酒精、毒品等都會(huì)引起獎(jiǎng)賞系統(tǒng)的激活。

有理由相信，核磁共振成像儀不僅能透視人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，未來還可能成為人類思維的閱讀器。

為什么能用核磁共振檢查身體

圖文簡介

核磁共振是基于量子物理和微波技術(shù)的檢測方法