功能性磁共振成像 (fMRI) 的發明在近 30 年前徹底改變了神經科學，使研究人員能夠視覺化與行為相關的腦活動。這項技術在空間上非常精確，但其主要限制是速度；fMRI 測量血液氧氣水平的變化，這需要大約六秒鐘——與腦訊號本身相比，這是一個蝸牛般的速度。其他方法，如腦電圖 (EEG)，速度很快但不精確，並且無法檢測到更深層的腦訊號。
現在，哈佛醫學院的物理學家塞繆爾·帕茲和倫敦國王學院的拉爾夫·辛庫斯及其同事已經改進了現有的組織成像技術，以克服 fMRI 的速度限制，並在小鼠大腦中進行了測試。它被稱為功能性磁共振彈性成像 (fMRE)，涉及將振動波穿過組織，並使用磁共振測量其速度。它們在較硬的材料中移動得更快，產生“彈性圖”或組織剛度圖，這些圖可能與腦活動相對應。研究人員說，這是首次使用 fMRE 來測量這種活動。
在四月份發表在《科學進展》雜誌上的一項研究中，帕茲、辛庫斯及其同事對小鼠的後肢施加輕微的電擊，以誘導大腦中的訊號，並以不同的速率開啟和關閉刺激。透過比較在刺激開啟和關閉期間拍攝的 fMRE 掃描圖，他們能夠生成影像，顯示哪些區域的硬度因刺激而發生變化。研究人員認為，當相關的神經元放電時，某些腦細胞會變軟，這意味著硬度的變化將與神經活動相對應。透過改變刺激切換速率，他們證明 fMRE 可以檢測到至少每 100 毫秒一次的腦訊號。
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該團隊目前正在人體上測試該方法。“我們現在已經獲得了非常好的資料，表明它有效，”帕茲說。如果一切順利，這項技術可能代表著腦部成像領域的一項重要進步。“我們將能夠更好地進行‘有效連線’分析，在這種分析中，您試圖弄清楚資訊如何在腦回路中流動，”倫敦大學學院的神經科學家喬納森·羅伊瑟說，他沒有參與這項工作。
帕茲的同事、神經外科醫生亞歷山德拉·戈爾比希望使用 fMRE 來識別腦部手術期間需要避開的關鍵區域。帕茲說，在大約 30% 的腫瘤患者中，腫塊會阻礙 fMRI 測量的血氧變化，“因此 [戈爾比] 需要一種以不同方式工作的方法。”這項技術最終可能幫助研究人員瞭解和診斷涉及迴路功能障礙的腦部疾病，如精神分裂症。“它可以揭示大量可能對疾病診斷[和]進展有價值的資訊，”帕茲說。