脑科学研究方法（三）功能性核磁共振

~ 功能性核磁共振（fMRI）作为脑成像技术的一种，在医学临床和神经科学研究中扮演着重要角色。它通过记录大脑在刺激作用下产生反应时的血流变化，间接反映大脑区域的功能性活跃。大脑的血流水平与神经活跃程度密切相关，活跃的神经细胞需要通过血流提供氧气以供应能量。在大脑特定区域产生对刺激的活跃时，对应部位的血流会增加。这种血氧含量信号的变化称为BOLD信号。fMRI通过比较任务前后的BOLD信号差异，来反映大脑活跃的区域及活跃程度。这一特性使得fMRI在空间敏感度方面表现出色，能够捕捉到大脑活动随时间、空间的变化。

在fMRI实验中，心理学和认知科学家通常会结合行为学实验进行数据收集。实验设计主要包括区组设计（block design）和事件相关设计（event-related design）。区组设计通过在一个实验周期内重复变量或控制变量，以获得更明显的反应信号，但可能会受到适应性、期待以及不同时间段信号变化的影响。事件相关设计则关注单个刺激引起的信号变化，记录大脑对单个刺激的反应，适用于观察大脑针对特定刺激的即时反应。

实验流程一般分为结构扫描和功能性扫描两部分。首先，通过一段空白刺激记录大脑的基准水平和基本结构。接着，让参与实验者执行任务，同时进行扫描以记录大脑活动。实验结束后，可能还会进行行为实验以记录参与者的实际行为结果。需要注意的是，参与fMRI实验的人员需无金属物携带，以避免磁场作用下的安全风险。实验数据处理需经过预处理、动作矫正、时间矫正等一系列步骤，然后使用统计方法分析，如t检验、回归等。

一个有趣的实验探索了社交拒绝产生的痛感与身体受伤产生的痛感之间的相似性。实验者发现，当参与者在虚拟游戏中遭遇社交拒绝时，前扣带回区域被激活，且激活时间与参与者自我报告的压力感相一致。这表明，人们在面对社交阻碍时产生的痛苦感可能与身体实际疼痛时的反应相似，这一发现对研究心理和身体痛苦时的社交支持或药物干预具有重要意义。

总之，fMRI是一项强大的脑成像技术，为研究人员提供了深入理解大脑功能的工具。通过精心设计的实验，fMRI能够揭示大脑在不同任务下的活动模式，为心理学、神经科学等领域提供了宝贵的数据支持。在实验过程中，安全措施的严格遵循以及数据处理的科学方法是确保实验结果准确性和可靠性的重要保障。

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