脑功能成像（-）

（一）正常脑功能的fMRI研究

脑科学研究最具有挑战性的研究课题之一是对人脑工作机制即人脑高级功能的研究， 这些功能主要包括视觉、听觉、认知（语言、记忆） 和运动功能等。了解人脑的高级功能可以使人类更好地认识脑、保护脑、开发脑和利用脑， 为许多重大脑疾病（如老年痴呆、帕金森综合征和药物依赖等） 的诊断、治疗以及病理学研究提供科学依据。目前，国内的fMRI脑功能研究正在由单一的功能研究转向多功能协同研究；由常规的感觉、运动、视觉、听觉的研究向语言、认知、情感、记忆等方面扩展和深入。

（二）运动和感觉皮质的fMRI 研究

手指运动任务模式是fMRI 研究中最常用的基本测试方法。由于操作简单， 便于控制， 在我国最早成为fMRI 研究的刺激模式。利用这种模式，我国学者探讨了简单和复杂手指运动所激活脑皮质功能区的差异。但初始的fMRI 研究尚有许多不足：①大多数只观察局部脑区，这样必然遗漏一些重要脑区，而且不利于探讨不同脑结构之间的相互关系；②大多数研究只考察利手运动的脑结构基础，而忽略了非利手运动。为此，有的学者利用新发展起来的全脑fMRI技术，较系统地分析和比较了利手和非利手运动时大脑皮质和小脑运动相关脑区的活动规律。

在传统的fMRI实验中，实验设计基于减法模式，称之为组块设计模式（block-design） 。近来，Buckner提出了一种新的设计-事件相关（event-related） 设计模式。与传统的区块设计模式相比，事件相关设计模式能够更灵活地安排实验刺激， 更好地排除无关刺激的干扰，对磁共振信号进行更好的描述。同时，也能够进行事后的分类统计并与其他研究手段进行更好地整合， 从而大大地提高了MRI 研究探讨问题的广度和深度。应用事件相关设计模式，人们可以探讨手指运动时人脑功能活动区的协同作用。另外，有的学者利用这种模式探讨简单运动（反复连续的手指对指运动）、随意动作（抓物体）和假想动作3种运动模式的脑功能区域的活动机制。他们的结果发现:脑内不同脑区、基底节及小脑间其功能活动具有协同作用;假想动作时主要由辅助运动区（supplementary motor area，SMA）、第一运动区（primary motor area，PMA）支配。后者对脑卒中的运动训练具有重要指导作用。另外， 有的学者利用fMRI探讨了人的咀嚼运动引起的大脑功能活动变化。对感觉皮质fMRI研究文献报道较少，且由于试验方法不同，功能图像激活区检出率差别较大，有人利用fMRI，通过毛刷触刷法刺激手掌获得了理想的手感觉区的脑功能图像。近来有学者利用fMRI 来对想象冷或热刺激和实际接受冷或热刺激进行研究，结果发现，两者都激活了初级体感区、辅助体感区、左侧额中回和运动区；但想象冷或热刺激除了激活这些功能区外，还激活了左侧的额下回和扣带回，而实际接受冷或热刺激则未激活这两个区， 但激活了右侧额中回。

（三）视觉和听觉的fMRI 研究

fMRI在视觉领域的应用颇为广泛， 这主要与视刺激条件易于控制、视皮质激活信号强度相对较大有关。开始，学者们在这种刺激模式下通过fMRI来直接证实大脑视皮质区域对视觉刺激的知觉反应。接着， 有学者探讨不同持续时间的短暂视觉刺激引起的BOLD响应在初级皮质区的时间特性。近来，有些学者应用fMRI技术探讨正常人、聋人枕叶皮质对不同闪烁频率和亮度刺激的功能活动的差异，结果发现:聋人与正常人对闪烁频率和亮度的基本反应规律相似，但视皮质最大兴奋的闪烁频率聋人高于正常人，且只有在较亮情况下， 聋人枕叶视皮质的兴奋性呈现更大的趋势。也有学者则利用fMRI观察视觉皮质对旋转光栅刺激的生理反应，分析其可能的组成成分，用于进一步探索其在弱视治疗中的生理基础。听觉的MRI报道较少，有作者报道了利用fMRI来定位听觉语言的功能区，结果显示语言性声音刺激时，听觉中枢和语言中枢均有激活， 显示的脑功能区与功能神经解剖学中的功能区划分较一致。

（四）学习和记忆等认知过程的fMRI研究

随着事件相关设计模式的出现和不断发展，fMRI在认知神经科学研究中得到日益广泛的运用，并在感知觉、注意、记忆、思维、语言和其他高级功能的脑机制研究中取得了具有重要意义的成果。20世纪末，有学者开始在语言和音乐刺激下， 利用fMRI来探测大脑功能活动的非对称性。近年来，更多的学者投入到认知fMRI研究的行列，其研究的深度和广度进一步加大。罗劲等应用事件相关设计模式fMRI，以无关词对为材料“线索回忆-FOK判断-再认”（recall-judgmentreco gnition， RJR）为实验程序，研究了被试者在无记忆判断中准确地预测自己将不能够在其后的再认测验中认出特定的记忆目标时的脑活动状况。另外，汉字音、义加工及双语等fMRI研究也有不少报道。近来，人类对颜色和运动知觉、人类大脑皮质对人物肖像和风景的识别、听觉数据工作记忆、默读汉字及中国聋人手语、认知干扰抑制、不同计算思维、形状识别及空间低频虑波对人类认知的影响、语言任务等fMRI研究也有零星报道。目前，国内认知方面的fMRI研究主要集中在正常年轻志愿者，为了探讨老年人认知功能的变化，有人利用fMRI来研究正常老年人计算任务、无意义图形记忆任务、视空间任务等大脑功能区的激活情况；与此同时，还有少数学者开始探讨学龄儿童中文认知任务的fMRI表现，为开展儿童期的脑科学研究提供良好的开端。

（五）神经系统疾病的fMRI 研究

1.颅内病灶术前fMRI定位 神经外科的风险主要是由外科手术对重要脑功能区域的损伤程度决定的。最大程度地切除病灶，同时使主要的脑功能区域（如视觉、语言和感知运动皮质等） 得以保留是神经外科手术的目标。手术的成功与否取决于对大脑结构和重要组织功能的精确描述。迄今为止， 对重要脑功能区域进行定位的“金标准”仍然是对脑皮质直接进行电刺激。这种功能定位的方法的局限性是显而易见的。首先，它对患者会造成一定的伤害和痛苦，定位的时间和精确度取决于医生的经验；其次，这种定位的方法只能适用于很有限的脑区（开颅后裸露的脑区），定位数据只能在术后得到，不能用于术前的手术计划和手术风险的评估。因此，功能定位结果如果能在术前获得，将会大大缩短手术时间，提高手术效率，减轻患者痛苦等。近年来，脑功能成像技术，特别是fMRI技术的发展，为这一设想的实施奠定了技术基础。利用fMRI可以在术前无创地获得人脑重要区域的功能图， 这些信息可被外科医生用来制定最优手术方案，以便在最大程度地切除病灶的同时，把患者的重要功能区域保留下来。在术前，把由fMRI得到患者的功能定位图像与其脑结构图像进行配准、融合，经过三维重建后，可明确标示病灶区与周围组织皮质、血管之间的空间关系，帮助外科医生选择最佳手术路线，并对外科手术的风险进行评估， 这就是近年来在生物医学工程领域产生的一个新的研究方向——集成可视化技术（integrated visualization）。在术中，如果对个别患者有必要利用直接电刺激的方法进行功能定位时，外科医生也可以在术前功能定位图的指导下，直接对感兴趣的皮质区进行刺激，从而大大缩短定位时间;在术后，术前的功能定位图与患者的随访数据进行比较，可用来评价手术效果，并评估预后。

目前，利用fMRI进行神经外科术前功能定位已经在国内不少家医院开展。现有不少文献报道了利用fMRI 对颅内肿瘤患者进行术前评估，并辅助术前计划的制定，取得了很好的手术效果。

2.癫的fMRI研究 目前对难治性癫的治疗除选用新抗癫药作添加治疗或单药治疗外，约20%患者适合手术治疗， 特别是有致痫灶的难治性癫。fMRI在神经外科的癫定位、手术方案制订等方面的应用，增加了手术的精确性和安全性，提高了致痫灶切除率和癫控制率，减少了手术并发症。近年来，华山医院已报道采用fMRI对12 例颞叶癫患者的颞叶优势半球作出正确定位，指导对颞叶癫手术方式的选择。

3.认知障碍的fMRI研究 轻度认知障碍（mild cognitive impairment ，MCI）是介于正常老年人和痴呆之间的一种认知功能损害状态。临床统计表明，10%～15%的MCI患者在1年后发展为Alzheimer病（AD），且2/3的AD患者是由MCI转变而来。许多MCI病例事实上就是临床前期的AD或AD的极早期阶段。国内有不少学者利用fMRI，通过测定患者计算能力或视觉空间认识功能来定位损害的脑功能区，从而为早期诊断AD提供有力的参考依据。

精神分裂症是一类常见的精神疾病。大量研究反复证实了精神分裂症患者存在明显的认知缺陷症状，包括记忆力、注意力、执行控制功能等。这些认知缺陷症状可能存在一定的生物学基础，如前额叶、颞叶内侧结构及边缘系统等。近来已有报道应用fMRI来比较正常人和精神病患者在进行词语流畅作业测验时其额、颞叶皮质激活情况，结果发现对照组和精神分裂症患者之间完成高级认知作业时的大脑皮质激活有明显差异，这为临床诊断精神分裂症开辟一条新途径。

另外，也有作者利用fMRI 来动态观察精神分裂症患者的药物疗效， 对临床药物筛选和药物疗程的制定具有重要指导意义。

4.脑功能重组的fMRI研究 大量的研究证实，外周或中枢神经系统损伤后，成年哺乳动物的感觉运动皮质将发生重组。已有少量探讨脑内疾病（肿瘤术后、血管畸形）脑功能重组的报道。近年来，也有人开始通过回顾性分析全臂丛根性撕脱伤健侧颈7神经根移位临床病例，结合颈胸椎后路全臂丛根性撕脱伤健侧颈7神经根移位大鼠模型，利用fMRI， 旨在探讨健侧颈7神经根移位修复臂丛神经根性撕脱伤后大脑皮质可塑性的变化规律，从而为健侧颈7移位术后的脑功能重组，以及如何通过干预措施促进这种跨大脑半球功能转换的研究奠定了重要的理论基础。

5.其他 目前，fMRI 在脑卒中后脑功能康复、卒中后低频电疗法（低频电刺激腓总神经）对大脑的影响、高血压患者注意功能的变化、儿童的注意缺陷障碍（attention deficit hyperactivity disorder ， ADHD）、饥饿状态下食物渴求、纯失读症患者阅读功能恢复机制的探讨及肠易激综合征患者直肠气囊扩张时的脑局部活动等方面也有相关报道， 但从总的文献报道情况看，这些尚处于少量临床应用阶段。另外，国内有人开始将fMRI 技术应用到药物（海洛因） 成瘾的研究。

（六）fMRI 在针灸研究中的价值

针灸是我国传统医学的瑰宝，在中医体系中占有重要的地位。已有多个研究小组利用fMRI来评价针灸对脑的神经生理作用，标出在银针刺激后BOLD信号改变较强烈的区域，其所观察到的信号明显高于平常用的刺激方法得到的信号。他们有的利用fMRI来对针灸治疗卒中后下肢瘫痪的康复患者组进行检查，发现刺激相关穴位（足三里、阳陵泉等）时，多个与相关的大脑皮质功能区被激活，反映了局部血流量及血氧饱和浓度增加。这种血液循环的改变有利于局部组织的血氧和营养的供应、神经细胞的神经合成功能、能量代谢变化及代谢产物的清除，从而影响未受损伤神经元的代偿、未坏死神经元的恢复及功能区的重塑。因此，他们推测针刺康复的疗效与大脑皮质功能区血液循环的这种变化有关。近来有人联合应用fMRI和PET技术，为从整体水平研究和探明针刺治疗AD作用机制创造了有利的条件，探索穴位之间配伍关系，探讨合谷与太冲穴位配伍治疗AD在fMRI上的规律，为针刺治疗AD寻找新的途径。针刺镇痛主要是通过激发内源性阿片达到镇痛的目的。不同个体针刺镇痛效果的差异，与胆囊收缩素（CCK）等抗阿片物质的个体水平有关，那么，CCK是通过何种通路来影响针刺镇痛的呢?有几位学者已经开始采用fMRI来针对这个问题进行探讨，部分结果表明：不同频率、不同穴位经皮穴位电刺激（ TEAS）可以激活（信号增高）或抑制（信号减低）不同的脑区，针刺后脑区活动的不同状态可能与镇痛效果密切相关，针刺镇痛效果可能是通过多个脑功能区的相互作用而产生的。

作为一项新兴的技术，fMRI可以形象地展现人类大脑在处理与加工各类信息的活动情况，使研究者能够在无创伤的条件下直接观察脑的复杂功能，便于深入探讨人类的行为与脑活动之间的关系，认识大脑在人类认知活动及发展中的作用。目前，fMRI研究是国内外MRI研究的前沿课题和热门课题。与MRI不同，fMRI仍然是一种处于发展阶段的研究性功能成像方法。无论是在脑科学研究方面还是在临床应用方面，利用fMRI技术都要涉及几个环节的问题:刺激方案的设计问题;所使用的快速成像序列的优化问题;图像后处理方法的选择及可视化问题；功能定位方法的选择问题等。上述的每个环节都会对fMRI 试验的成功与否产生较大的影响。因此，对于fMRI还有相当多的技术问题需要深入研究和探索。