中国高等教育学会学习科学研究分会学术年会日前在华中师范大学召开，来自上百所高校的科研人员就教育神经科学与人工智能等领域的热点问题展开讨论，其中不乏对人脑各种高级思维活动的探讨。

人脑位于颅内，被誉为神秘的“黑箱”。一百多年前，意大利解剖学家高尔基发明了神经元染色技术。在以后的探索中，科学家通过对动物和死者的脑组织切片逐渐了解了大脑的结构，又通过对实验动物或病人的观察，逐渐破译了大脑的结构与功能间的联系。然而，科学家如何观察和研究正在思考问题的活人大脑呢？脑影像学是重要的研究工具，常用技术包括X射线计算机断层扫描成像、磁共振成像、正电子发射型计算机断层显像。

X射线计算机断层扫描成像（简称CT），是一种影像诊断学的检查。该技术主要通过X射线旋转照射人体。由于不同的组织对X射线的吸收不同，X射线强度因而衰减程度不同。未被吸收的X射线穿透人体后被探测器接收，将其转变为可见光后，由光电转换器转变为电信号，再经模拟或数字转换器转为数字信号，然后输入计算机运算处理重建断层面影像，将断层影像层层堆叠即可形成立体影像。CT的优点是密度分辨率高，在临床诊断中具有重要的参考价值。CT的缺点是X射线及含碘的造影剂对人体有一定损伤，当病变组织与正常组织密度相近时难以分辨。

磁共振成像（简称MRI）也称核磁共振成像，这里的“核”指的是氢原子核。MRI即依赖水分子中的氢原子进行共振。当物体放置在磁场中，用射频脉冲（一种短波电磁波）通过围绕于人体的射频线圈发射至磁场内照射人体，使氢原子核发生共振，然后分析它释放的电磁波，就可得知氢原子核的位置和状态，据此绘制成人体内部的精确立体图像。人体约2/3是由水组成的，不同器官和组织中的水分各不相同，很多疾病的病理过程会导致水分变化，即可由磁共振图像反映出来。

人脑在思考问题时，某些脑区的含氧血红蛋白的比例会增加。该部位产生的磁共振信号会随之发生细微变化，被磁共振扫描仪记录后可显示出这些相对活跃的脑区。MRI技术安全无创，它的应用极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。有关核磁共振的研究成果曾在物理学、化学、生理学或医学3个领域获得了6次诺贝尔奖，足以说明该技术的重要性。在磁共振成像检查时，患者要除去身上一切带有磁性的金属物品，如果安装心脏起搏器或其他金属医疗装置，则无法进行这项检查。

正电子发射型计算机断层显像（简称PET），是目前最为尖端的医学影像诊疗技术之一。它的原理是先将生物生命代谢中必需的某种物质，如葡萄糖、蛋白质、核酸、脂肪酸，标记上短寿命的放射性核素作为示踪剂。示踪剂注射到人体后，在衰变过程中发射正电子，正电子与特定靶分子作用会发生湮没辐射，产生能量相同但方向相反的两个γ光子。γ光子被仪器捕捉则可以显示活体组织图像。

PET常用于癌症的诊断。当CT、MRI检查发现脏器有肿瘤时，难以分辨该肿瘤是良性还是恶性， PET检查可以根据恶性肿瘤高代谢特点而做出诊断。就脑部疾病而言，PET还可用于癫痫灶定位、老年性痴呆早期诊断与鉴别、帕金森病病情评价，以及脑梗塞后组织受损和存活情况的判断。这一技术由于会产生少量的电离辐射，一般不用于健康人的脑功能研究。

除了这3种脑影像学技术，脑电波、脑磁图、近红外光谱也越来越多地用于脑科学研究，极大地提高了人们对脑发育和脑功能的认识。虽然这些技术无法告诉我们你在想什么，或者你将来适合从事什么职业，但是它们为破解人类的心智之谜提供了很多有趣的线索。

（作者系华中师范大学副教授，中国神经科学学会科普与继续教育委员会委员）