之前不時和各位分享跟腦部神經活動有關的課題，比如說人腦情緒狀態和疾病之間的關係。近年人口老化，老人認知障礙症更是極受關注的問題。這些課題反映了量度腦部活動的重要：假如無法精準偵測腦部之中正在發生什麼，要認識我們的腦袋將會變得十分困難。那麼現在又有什麼技術，可供大家客觀地量度腦部的活動？今次就讓我們討論一下。
磁力共振顯示血管影像 可測腦袋活動
磁力共振掃描（magnetic resonance imaging，簡稱MRI）（圖一）是一個偵測腦部活動的重要技術。其主要原理是把物料放在磁場之中，再由於物料本身的磁性特徵，物料的原子會在磁場中自行旋轉，而磁力共振掃描就是靠量度這種自旋信號來偵測物體的內部情況。早於1990年，神經科學家小川誠二和研究夥伴在觀察實驗室老鼠的腦袋影像時，就留意到了影像中的一些黑線。他們後來發現，這些黑線原來是血管的影像：血液中的紅血球含有血紅蛋白，能夠與氧氣結合，因此可以將氧氣跟隨血管運送到身體的不同部分。和氧氣結合了的血紅蛋白跟沒有和氧氣結合的，在磁性特徵這方面有點不同，所以會產生不同的磁力共振信號。當更多富有（或缺少）氧氣的血液流過血管，就會造成可以量度的信號，反映到磁力共振的影像之上，因而幫助我們看出血管的所在。
小川誠二和另外兩個研究團隊其後分別發表了研究成果，展示了如何應用磁力共振來偵測腦袋的活動：當腦部的某部分受到刺激而增加活動，往往需要更多血液來提供額外的氧氣和養分，因此利用磁力共振來掃描血液供應的多寡，就可以間接測量腦袋中哪個部分在活動。這樣的技術被稱為功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging ，簡稱fMRI）（圖二）。
磁力共振自然不是唯一能窺探腦袋活動的方法。腦電波掃描（electroencephalography，簡稱EEG）（圖三）及腦磁波掃描（magnetoencephalography，簡稱MEG）就分別靠偵測腦神經活動時所產生的電力或磁力信號來記錄腦部的活動。不過這些腦電波跟腦磁波的信號，一般來說較弱；反而近年用於磁力共振的磁場的強度在逐漸增加，也增強了fMRI的信號；要量度它們，就變得愈來愈容易。
此外，正電子斷層掃描（positron emission tomography，簡稱PET）也是一種能夠掃描腦袋的技術，不過需要對身體注入具放射性的顯影劑，與其他方法相比是一個缺點。
不過，磁力共振也有它的短處。仔細想一想，磁力共振其實並沒有直接量度腦神經的活動；實質上它只是測量血液流量的大小而已。心血管疾病、老人認知障礙症等，本來就會影響病人血液的流量，因此量度這些病人的血流量，就不一定能夠準確地測量腦神經的活動。
再者，腦神經的活動相對快速，往往在千分之一秒的水平；反觀血液流量的改變較慢，起碼需要一整秒的時間。磁力共振依賴測量血液的流動，所以不一定可以追上神經元急速的活動。
小結
在科學的發展之中，能夠精準量度我們研究的對象，是十分重要的一環。在醫療方面，清楚掃描身體的不同部分，也對治病極其重要。不少科學家們已經在不斷努力，將觀察腦部的技術慢慢改進。
◆ 杜子航 教育工作者
早年學習理工科目，一直致力推動科學教育與科普工作，近年開始關注電腦發展對社會的影響。
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