人脑，重约1400克，也许是我们世界里最复杂最精密的机器。它在功能上极具多样性，几乎承载了我们所有的智能活动（注意、学习、记忆、沟通和决策等）；但它的核心结构却比较单一，一个由神经突触联结而成的神经元网络，其中包含了百亿级神经元和百万亿级神经突触。要想研究大脑，就不得不提到用于观察它的仪器，现在成熟的脑成像技术主要有：CT、PET、MRI和fMRI。
FHIRM-TPM是我国自主研发的一种微型双光子显微成像系统，由北京大学程和平院士及相关团队联合研制而成，该技术入选了2017年中国科学十大进展，一时间引爆了朋友圈。本文会简单介绍以上每种成像技术的原理、特点以及其具体的应用场景。CT技术属于结构成像技术，它只能用于观察大脑的静态结构，而不能用于观察大脑的动态功能。
虽然CT图像的分辨率不高，但足够将大脑的主要结构进行可视化，因此可以用于观察大脑肿瘤。MRI和CT一样，属于结构成像技术，但MRI使用的不再是X射线，而是电磁波。MRI也被认为是一种对人体没有任何伤害的安全、快速、高空间分辨率的临床诊断方法。
PET技术最为人所知的特点就是需要检测对象服用被放射性示踪剂同位素（半衰期较短，基本无毒害作用）标记过的显影剂（通常为氟化脱氧葡萄糖，氟-18），经过一段时间显影剂就会进入全身的代谢循环。fMRI吸收了MRI和PET的技术优势，通过检测血流进入脑细胞的磁场变化，从而将原本的结构成像技术MRI拓展到了功能成像。
双光子显微成像技术是一种超高分辨率的成像技术，它可以在活体状态下对大脑中的单个神经元和树突棘进行成像，由于仪器的微型化，该技术有可能实现自然行为条件下的大脑成像。随着成像技术的飞速发展，可以想象有一天，我们能够实时地捕捉大脑神经网络里每一个神经元和突触的活动信号，如果能通过数学建模或其他方式加以解码，或许我们就可以对人类的智能产生新的认识。