你的大脑在想什么？你是不是在恋爱？你昨晚梦见了什么？你为什么对网络游戏着迷？这些有趣的问题都能通过fMRI找到答案。此外，它还有更多神奇之处……高家红（北京大学磁共振成像研究中心主任、国际脑图谱学会理事会理事）人类以往有关大脑的知识主要来源于动物实验和受伤或死亡后的人脑研究。在不损害人体的情况下有能力获知活人大脑的奥秘是近30年来科学前沿的重大突破。
发展迅猛和应用广泛的功能磁共振成像（fMRI）是探索人脑功能的强有力的安全技术手段。科学家们利用fMRI发现了很多大脑的奥秘：你的大脑正在想什么？你是不是在恋爱？你昨晚梦见了什么？你为什么对网络游戏着迷？这些有趣的问题都能通过fMRI找到答案或有价值的便于深入了解的线索。
fMRI这一神奇技术的横空出世是磁共振物理学及相关医学成像领域的发展和脑科学研究的需求自然结晶而成。
1946年, 磁共振技术的“开山鼻祖”——美国斯坦福大学Bloch教授和哈佛大学Purcell教授领导的2个实验小组, 几乎同时独立的发现了核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）物理现象。他们不仅分别成功获取了水和石蜡样品的核磁共振实验信号，而且还各自发展了核磁共振现象的理论体系。Bloch和Purcell因NMR的卓越工作分享了1952年的诺贝尔物理学奖。
1973年美国纽约州立大学石溪分校的Lauterbur教授受到计算机断层扫描（CT）技术的启发，首次在NMR实验室成功的获得了氢质子的第一幅水模NMR图像（如图1所示），宣告了核磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，简称MRI）技术的诞生。
核磁共振成像的简称之所以是MRI而不是NMRI是由于人们对与“核”有关的词汇会莫名的担忧，因此为了突出这一技术的安全性大家就都用MRI来代表。
1977年英国物理学家Mansfield教授发明了快速成像方法：可以在几十毫秒内就可以得到一幅完整的MRI图像。因在MRI领域的突破性成就，Lauterbur和Mansfield共同获得了2003年诺贝尔生理学或医学奖。
1991年美国哈佛大学麻省总医院的Belliveau博士使用注射造影剂的血液灌注MRI方法，清楚地观察到视觉刺激时局部脑血体积在视皮层的增加，这是首次得到人脑活动的功能磁共振图像（fMRI）。
Belliveau博士的成功引发了世界范围的脑功能磁共振成像技术的研究热潮, 次年血氧相关（Blood Oxygenation Level Dependent，简称BOLD）信号与人脑活动的实验就在美国哈佛大学麻省总医院，明尼苏达大学和威斯康星医学院的3个MRI实验室率先取得了重大突破。
由于基于BOLD信号的fMRI技术不需要注射任何造影剂和其具有的快速简单方便的特长，因而BOLD-fMRI已经成为研究人类脑功能的首选成像工具。当年在美国贝尔实验室工作的生物物理学家Ogawa是BOLD成像原理的奠基人。
fMRI的“兴趣爱好”特别的广泛，临床医学应用自然不必说，生物学、心理学、认知神经科学这也不足为奇，就算是八竿子打不着的经济学也有它的身影。fMRI揭开爱情保鲜的奥秘。
先来聊聊爱情这个“永恒”的话题。最早关于爱情的大脑磁共振图绘制是在2000年，该研究发现，爱情主要是由大脑的三个区域处理加工的，第一个区域是中脑腹侧被盖区，该区域是形成多巴胺的主要区域，多巴胺的作用有很多，可以影响一个人的情绪，负责大脑的感觉、兴奋和开心的信息传递，并且与上瘾有关。
当人们失恋时，往往很难走出痛苦，这是因为他们的中脑腹侧被盖区还是激活的，多巴胺还在发挥作用，这就是为什么劝一个人放弃爱情就好似劝酒鬼戒酒一样难。而对于刚刚陷入爱河里的人，这个区域的工作尤其勤奋。第二个区域是伏隔核，他在大脑腹侧被盖区的上方，这个区域似乎是将恋人热恋期的激情转化为一种能够更长久的情感，这时参与的化学成分不仅有多巴胺，还有血清素和催产素，有研究发现催产素是使人产生痴迷情感的因素。
第三个区域是尾状核，这个区域的作用是使得爱情能够储藏起来并保持长久，该区域的作用十分的伟大，我们从小到大学到的很多知识到现在还记得的原因就是这个区域发挥的作用。
2005年纽约州立大学石溪分校的Aron博士发现当给被试看他（或者她）所爱之人的照片时，大脑的腹侧被盖区和背侧尾状核激活了，而且爱情体验越强烈，这些区域激活的程度越大，而这些区域与“获得奖赏”的动机有关，研究者认为这些是追求心爱之人的驱动力。除此之外还有研究发现爱情所激活的区域主要是在右侧大脑，而容貌的吸引力激活的是大脑的左侧。
有的爱情在短时间内就会从如胶似漆变成形同陌路，但有的夫妻之间到老了还保持着对对方的喜爱，这就引发了爱情是否有保鲜期的问题，纽约爱因斯坦医学院的Acevedo小组对平均已婚21年，让自称20年后还爱着对方的人与刚刚陷入爱河几个月的人一起做了fMRI的实验，实验显示他们在大脑腹侧被盖区的激活非常相似，这就找到了爱情保鲜的源头。那爱情与亲情有什么不同？
有人说爱情是一种纯度，而亲情是一种深度，爱情和亲情是不同的，这种不同在大脑中是如何体现的呢？fMRI给出了它自己的答案。2004年英国伦敦大学的Bartels和Zeki博士发现两个情感之所以不同是因为他们的大脑激活区域有差别：利用fMRI发现母爱和恋爱有不同的脑部激活区，不论是男生还是女生在恋爱时激活的是齿状回/海马和下丘脑，而母爱时却不会激活这些区域。
特定的母爱激活区包括眼窝—额骨的横向皮层和其皮下层以及中央灰质。研究还发现前扣带回的背侧主要是在恋爱时激活，腹侧则是母爱以及恋爱时的女生才会激活（如图2所示）。
fMRI揭示：压力与动力并不总是正相关。人们常说，压力催人奋进，有压力才有动力。
但事实并非完全如此，德国波鸿鲁尔大学认知心理学家Schwabe将69名身体健康、爱喝橙汁和巧克力牛奶的志愿者随机分为了4组，第一组和第二组分别服用两种不同的压力激素药物，第三组同时服用这两种不同的压力激素药物，第四组服用安慰剂。然后让他们在磁共振成像仪中通过按键来完成第一个任务：选择特定的符号，完成后可以获得他们喜欢的橙汁和巧克力牛奶。
志愿者执行第二个任务时，可以选择与上一个任务相同的符号，获得与上次任务相同的奖励，也可以选择寻找不同的符号，任务难度稍大，获得新的奖励。结果显示，只服用一种压力激素药物的第一组、第二组和服用安慰剂的第四组志愿者选择了较难的任务。而同时服用两种压力激素药物的第三组，却满足于上次的奖励，选择了和上次一样的简单任务。
fMRI结果显示，第三组志愿者的大脑中与目标导向行为相关的眶额叶皮层和内侧前额叶皮层两个区域的激活程度比其他组志愿者的低（如图3所示）。这说明了两种压力激素相互作用降低了相关区域的激活程度。研究人员认为，这或能解释为什么人们受压力过度时会安于现状而不思进取，而且容易恢复不健康生活习惯。所以我们平时应该注意劳逸结合，这样才会让我们有迈向新目标的驱动力。
想让fMRI看见你的梦吗？
做梦是一件很平常的事情（如图4所示），却是一个我们至今都无法完全解释的谜题，从古到今对梦的探索始终没有停歇。2013年日本神经科学家Horikawa等人在美国Science杂志上发表了一篇关于梦境解码的文章。他们使用fMRI对三名睡眠中的受试者进行脑部扫描观察，并同时记录下他们的脑电波信号。
当观察到受试者的脑电波正处于梦境的早期睡眠特征时，研究人员就把受试者唤醒并询问他们刚才做的梦的内容，随后让他们继续入睡，就这样反复询问，并记录了每一位受试者至少200次梦境事件，然后研究人员通过受试者梦境报告中的语言特征，将其划分20个主要类别，如“车”、“计算机”等，同时这20个类别也是梦境中出现频率最高的。随后研究小组使用对应这些文字的图片让受试者观看，同时记录他们的fMRI数据。
对比这些数据与睡眠时的数据，研究者惊奇的发现计算机可以识别梦境中大约60%的图像。同时该小组还建立了一套模型，可以预测每一类别的内容是否会在梦境中出现。通过对唤醒受试者之前9秒的大脑活动的分析，可以判断这个受试者刚才是否正在做梦，而且其判断准确性高达75%-80%。
虽然识别梦境相对于解释梦境来说，往往人们更关注后者，不然《周公解梦》也不会畅销到现在了，但对于fMRI来说能够识别梦境也算是很了不起的事情了。fMRI能否解释梦境，还有待进一步探索。
让fMRI揪出说谎者。fMRI不仅能识别梦境还能用来测谎。
1989年Chandlerde博士的研究惊奇的发现儿童在2岁半的时候就已经能够成功的运用一系列的欺骗性手段了，但他们并不是完美的说谎者，因为他们还不十分了解什么是说谎。成人在日常生活中也时常有意无意的说些慌话。
传统的测谎技术主要依靠多通道生理记录仪：根据心电、血压、呼吸、皮肤电阻等神经反应的生理指标间接判断被试者是否说谎，这些测量方法大多都是侧重于与说谎相关的情绪成分分析，相信看过警匪片或者间谍片的人都知道，只要控制好自己的这些因素是检查不出来是否说谎的，因此这一检测方式并不能在司法中作为直接证据来应用。其实我们知道并不是人的心脏在控制说谎，而是人的大脑在控制说谎。
因此利用测量大脑的工具来测谎才更加可靠。2001年Spence博士首次使用fMRI进行了测谎实验，发现大脑两侧的腹侧前额叶在说谎的时候激活程度比说真话时要大得多，这个实验结果说明腹侧前额叶很有可能参与了说谎或者是阻止了真言。2002年Langleben博士的实验发现说谎者的额上回和前扣带回的激活也显著增加了。同年Lee博士发现假性记忆障碍与多个激活脑区有关，包括额叶，颞叶和顶叶皮层。
2003年Ganis博士研究发现额极也参与了说谎任务，但右侧的额极在事先编造好的说谎比灵机一动的说谎激活程度更大，他们还发现前扣带皮层恰好与额极的情况相反。2011年Abe博士对说谎的区域进行了整理（如图5所示）。fMRI用来测谎的技术还在不断的发展中，还有许多问题需要解决，如，参与说谎的这些区域是怎样相互作用的等等。
fMRI的研究范畴还涉及到了经济学领域。
2008年Plassmann博士在《美国科学院院报》杂志上发表了一篇关于红酒的价格会影响品酒感受的实验研究结果。该实验招募了20名志愿者，志愿者被告知他们可以品尝两种红酒，价格分别是5元和50元。但实际上他们是同一种酒，只是标的价格不一样，而志愿者却不知情，志愿者在品尝红酒的同时，实验者通过fMRI扫描记录了志愿者的脑部活动情况。
有趣的结果是尽管志愿者喝的是同一种酒，然而酒标的价格越高，志愿者会感觉越好喝：当他们看到价格高的酒的时候，大脑中负责愉快体验的区域——眼窝前额皮层的激活程度会更大（如图6所示）。这就与经济学中提高消费是靠商品的品质和消费个体的观点是相反的。对于这一现象的一种解释是当你喝标价越贵的红酒的时候，你就会觉得自己与众不同，这本身就产生了快感。
还有另一种解释是人们在判断自己到底喜不喜欢某种红酒的时候会犹豫不决，而价格能够帮助他们做出判断。
利用fMRI研究的文章还有很多，比如研究人类的情绪，不同的面部表情由不同的神经通路负责加工。杏仁核，尤其是左侧杏仁核与恐惧的面部表情加工有关，前脑岛和壳核与厌恶的面部表情识别有关，而前扣带回和额叶的背侧则在愤怒的表情加工中起主导作用等等的研究，感兴趣的同学可以多多阅读，你会发现fMRI的更多神奇之处。
要想较为全面的了解fMRI技术，还得知道它的“脾气秉性”。虽说fMRI是科学界口碑不错的“三好先生”，但它也有“坏脾气”和“无能为力”的时候。“三好先生”的称呼可是有来头的，这称呼可以说是把自己的快乐建立在“别人”的痛苦之上的。
第一个“好”体现在它的安全性上，它是无创的，非侵入性的，尤其是对软组织成像效果好，他是利用人体内自身的物质进行成像，对人体没有任何伤害，不像CT成像那样需要接触到放射性X射线，也不像PET成像那样需要向人体里注入放射性同位素，虽说放射总量很少，但依旧让人心有余悸；第二个“好”体现在它的空间分辨率上，它毫米量级的空间分辨率远胜过另外两种脑成像技术：脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）。
第三个“好”体现在它的成像灵活度上，它不仅可以呈现普通二维图，还可以呈现多角度动态的三维图，而且解剖图像和功能图像的结合非常好。fMRI技术也非十全十美，它也有不足之处。若把神经元活动所在的区域比喻成花园的一朵花的话，fMRI得到的神经元活动功能图看到的不仅仅只是那朵花，还涵盖了那朵花周围的水域，因而它夸大了神经元活动的真实区域。
再者就是神经元活动3到5秒后，fMRI才能观测到，这就大大影响了人类对大脑实时活动研究的能力。这种“无能为力”的不足之处也许是暂时的，相信不久的将来这些技术屏障将会被逐步排除。