韓國研究團隊開發出一種新方法，可使用磁共振成像（MRI）在毫秒級時間尺度上，非侵入性地跟蹤大腦信號的傳播。這項發表于《科學》雜志的最新研究有望給了解大腦帶來革命性突破。
依賴血氧水平的功能磁共振成像（fMRI）用于獲取活人的大腦圖像。這項技術并不是直接觀察神經元活動，而是通過一項指標追蹤大腦中血流的變化，即血氧水平依賴效應。在實踐中，通常在幾秒鐘內，依賴血氧水平的fMRI會隨著時間的推移產生多幅圖像。在這項新研究中，研究人員沒有用到任何全新的儀器設備，而只是修改了磁共振腦部掃描的方式。
這項新技術名為神經元活動直接成像（DIANA），其工作原理是對傳統的MRI機器進行改造，以更快的速度，在毫秒級別生成一系列局部圖像。這一速度相當于思維的速度，神經信號傳遞在毫秒級別，整個認知、決策等活動只需要0.1秒。然后，研究人員將這些局部圖像拼接在一起，以獲得每個時間點的大腦橫截面的完整視圖。
為了看看他們是否可以通過這種方法識別大腦活動的任何信號，研究人員將麻醉的老鼠放入MRI掃描儀中，然后用電流輕輕敲擊其面部的胡須墊。他們發現，在電擊后25毫秒左右，他們的技術產生的圖像在體感皮層（感知胡須刺激的小鼠大腦部分）中記錄了某種信號。
進一步探索發現，DIANA信號實際上隨著時間的推移而移動。它在敲擊胡須墊后大約10毫秒出現在稱為丘腦的大腦區域，在大約25毫秒時移動到體感皮層的一個部分，然后在幾毫秒后在體感皮層的另一部分出現。
通過使用電生理學和光遺傳學等侵入性技術對同一大腦區域進行測量，研究小組表明，DIANA信號實際上是在追蹤神經元活動對胡須刺激的反應。
到目前為止，這項新技術只在小鼠身上進行了測試，但研究人員已經將其稱為“游戲規則的改變者”，這表明它可能會改變科學家研究大腦的方式，并可能導致對大腦工作原理的新理解。
總編輯圈點
功能性核磁共振成像這一技術革新了人類對大腦的認識，但要揭開大腦神經功能的秘密，其空間和時間分辨率仍有待提高。研究團隊的解決方案，是每隔幾毫秒就拍攝一張特定腦區橫截面圖像，然后將局部的圖像拼接起來。這種方法在小鼠實驗中已得到可行性驗證，追蹤到了神經元活動對刺激的反應。未來，它有潛力應用于對人腦的研究。這是一項革命性的突破，但并沒有用到任何全新的儀器設備，科研人員靠著改進軟件，將MRI的檢測時間分辨率提升至毫秒級別。
來源：科技日報
