x射线计算断层成像 （x-ray computed tomography, x-ray ct）
正电子发射断层成像 （positron emission tomography, pet）
磁共振成像magnetic resonance imaging , mri）
功能磁共振成像 （functional magnetic resonance imaging）
事件诱发电位 （event related potential, erp）
脑磁图magnetoencephalography）
理想的脑认知（功能）成像系统应具备以下特点：
双分离(double dissociation)原理可作为解决这一问题的逻辑前提。该原理应用于人脑功能研究方面可明确表述为：若a任务与脑区a的神经活动变化有关，与脑区b无关，而任务b与脑区b的神经活动变化有关，与脑区a无关，则这两个任务存在不同的脑机制。
该原理为我们分离人的复杂心理过程提供了逻辑依据。
一）nmr（核磁共振）原理。
定义：它是自旋的原子核（h+）在磁场中与电磁波相互作用的一种物理现象。1. 当具有磁矩的原子核位于恒定磁场中时，将以一定的角速度围绕磁场轴作进动，并最终沿磁场方向趋向。
2. 如果垂直于该恒定磁场外加一个弱交变磁场（射频脉冲），且当交变磁场的圆频率和恒定磁场满足一定关系时，核磁矩将会沿着固定轨道绕恒定磁场进动，同时出现能量的最大吸收。
物理学基础（魏p215）
原子由原子核（质子、中子）和电子组成。
质子：带有正电荷，其中氢原子核（h+）不含中子，只有一个质子组成。
氢质子：1）有围绕自身轴旋转的本性，称为自旋。在氢质子的自旋运动中，随之旋转的电荷产生电流，由此产生质子自身的磁性及相应的磁场（核磁）。
每一个质子可以看作一个小磁体，具有自身的南北极向磁矩。
2）在自然状态下，质子的排列处于无序状态，其极向的朝向是随机的、瞬间即变的。因此，每一瞬间不同朝向质子的磁矩将互相抵消，物质也不显示磁性。
3）由于氢为磁化最高的原子核，且氢为人体内含量最多的元素，故mri中目前只应用氢核（氢质子）成像。
共振：在mri中脉冲把能量传递给低能级质子的过程称为“共振”。
二）mri原理。
利用人体中的氢原子在强磁场类受到脉冲激发后产生的nmr现象（自旋的原子核在磁场中与电磁波相互作用的物理现象），经过空间编码技术，把在nmr过程中所散发的电磁波以及与这些电磁波有关的质子密度、弛豫时间、流动效应等参数接收转换，通过计算机的处理，最后形成图像。
纵向磁化矢量（mz）：置于外磁场中的人体，可看作一个巨大的质子群，其低能级与高能级质子的磁矩排列方向相反，相互抵消，剩余的一小部分未被抵消的低能级质子的磁矩叠加，形成一个与外磁场方向相同的磁化矢量。
进动：处于外磁场中的质子，其自旋方式被赋予了特定的物理学性质，即质子的自旋轴沿外磁场轴向成一种陀螺样旋转运动，运动轨迹沿旋转轴的顶点呈一圆锥形。
共振：在mri中脉冲把能量传递给低能级质子的过程。
弛豫：新建立的mxy逐步消失和原来的mz逐步恢复的过程。
纵向弛豫t1：mz恢复到原来大小的过程，该过程中，吸收了rf脉冲能量、跃迁到高能级的质子要把能量传递给周围的晶格，重新成为低能级的质子。
横向弛豫t2：mxy逐步消失的过程，该过程中没有能量交换，而是不同质子的进动失去同步、同速，即“失相”。
不同的物质其化学环境不同，将造成t1和t2两个时间常数的差异。人体的各个组织都有其特有的t1 t2，这种组织间弛豫时间的差异是mri的基础。利用人体某一点信号的t1 t2来确定该点为何组织，从而区别各种组织成像。
1．当质子周围环境（晶格）为纯水时，水分子运动太快，跃迁到高能级的质子较难把能量传递给晶格，因此t1较长；
2. 当晶格由中等大小的分子组成时，进动频率接近于质子的频率，能量较易传递，因此t1较短。
3. 在强磁场中质子的进动频率较快，把能量传递给进动较慢的晶格较困难，故在强磁场中质子的t1较长。
将被试放入一个强磁场，测量被试在强磁场中活动时的血液中含氧量的变化（血氧水平依赖信号bold），以此来确定神经活动的情况。
1 认知过程所引起的神经活动导致大脑某些区域的细胞的代谢增强，有大量的能量消耗，需要额外补充葡萄糖和氧等能量物质。
2 从而进一步引起局部脑血流量（regional cerebral blood flow, rcbf）增加，补偿代谢活动。
3 因此，在增加活动的脑组织中氧合血红蛋白所占的比率要高于基线状态下的水平，含氧量变化引起其磁场发生变化，形成该脑区磁场的不均匀性，这种微观磁场梯度的变化会使磁共振信号增强。当向被试周期性呈现和去除特定的刺激信息，脑皮层受激发区的磁共振图像信号就会相应的周期性增强与消退。
4 神经细胞活动的增强会引起局部血流的增加，，由于这些脑区域的血流量和葡萄糖的新陈代谢与该区域神经活动情况存在内在联系，因此，可以通过考察大脑局部血管血流变化及脑血流中血氧含量的变化获的大脑各区域神经细胞都激活情况，并对不同脑区的认知功能进行定位。
fmri实验依据bold原理：（重点）
1认知活动引起脑组织兴奋时，导致大脑某些区域的细胞的代谢增强，有大量的能量消耗，需要额外补充葡萄糖和氧等能量物质。 从而进一步引起局部脑血流量（regional cerebral blood flow, rcbf）增加，其携带的含氧血红蛋白远远超过氧的消耗，因此抗磁性物质也就是含氧血红蛋白的含量增加，从而延长了t2（横向弛豫时间），导致t2加权像的信号增加。
2通过磁共振成像系统采集到的图像上可见到激活脑区的信号强度增加，从而获得激活脑区的功能成像图。由于使用磁化磁敏感效应进行功能成像，与微循环内血红蛋白的氧合状态有关，这种方法被称为基于血氧水平依赖法（bold）的fmri。
3当向被试周期性呈现和去除特定的刺激信息，脑皮层受激发区的磁共振图像信号就会相应的周期性增强与消退。
优点：1信号直接来自脑组织功能性变化，无创性，同一被试可反复参加试验。
2可同时提供机能性和结构性的图像。
3极高的空间分辨率
4有大量参数供试验者自由控制。
缺点：1不是直接检测神经活动，对神经元代谢的测量，而是检测滞后于神经活动5-8秒的血氧水平依赖信号，故其时间分辨率低于脑电图和脑磁图。
2实验环境不适于幽闭恐惧症患者
3扫描过程中的巨大噪声也影响其在听觉研究上的应用。
4系统造价高。
基于认知减法范式，特点是以组块的形式呈现刺激，在每一个组块内同一类型的刺激连续、重复呈现。包括两类刺激，一类是任务（task）刺激、一类是控制（contral）刺激，通过对任务刺激和控制刺激引起的脑局部血氧反应的对比，了解与任务相关的脑结构的活动，常用于功能定位。
优点： bold信号也是通过刺激叠加的方式获得的，因而区块设计往往具有比较高的信号探测能力(统计检验力)
缺点：1由于刺激不能随机化，多个同类刺激在一起，出现被试的期待或习惯效应，无法根据同一组块内的刺激类型和被试者反应进行选择性处理。
2由于任务刺激时间较长，血氧反应的幅度高，bold信号变化较大，任务和控制间的会产生交互作用，有时任务激活阶段影响控制阶段的血氧反应。
开关（on off）试验设计。
程序：1）在开始的前30秒中不显示任何刺激（0ff）,在接下了的30秒钟显示刺激（on）,然后再在30秒中不显示任何刺激（0ff）,可重复这种开和关交替进行。
定义： 一次只呈现一个刺激（1.5s），刺激引起血氧水平的变化，bold 信号逐渐增强，达到峰值后又缓慢回落到基线水平，间隔一段时间（isi 16s左右，以利于bold信号降至基线水平）呈现下一个相同或不同刺激；从本质上说，组块设计是事件相关设计的特例，在事件相关设计中，把几个任务刺激的isi减少到零，就成为组块设计。
另定义：被试交替进行几个循环的任务作业和对照作业，最后的差异信号来自进行任务作业时的信号减去进行对照作业时的信号，又称为“基线（baseline-任务task刺激”的减法模式。
优点：1随机化设计，刺激任务与刺激间隔的随机化，可有效地排除组块设计的期待、习惯化效应。
2根据刺激任务类型进行选择性处理。
3可以根据被试反应的进行选择性处理。
4 可提供脑局部活动的反应特点。
缺点：1刺激间隔时间较长时，被试的注意力会有所降低；
2对事件相关设计数据的分析方法还不成熟。
3忽视了持久的、状态相关的成分。
1）慢速呈现事件设计。
基本特征：是刺激呈现的间隔时间(isi)相对较长，通常在12s或者以上。buckner等人最初使用的事件相关实验设计采用的即是单类刺激慢速呈现事件相关设计。
在该实验中，词干补全任务以每(14~16)s一次的频率呈现。一般认为，单个事件所诱发的典型的old信号的持续时间大约在(12~16)s,因此，在慢速事件相关设计里，可以忽略前后刺激所引发的信号叠加，也可以不考虑bold信号的饱和与叠加的线性问题。直接采用时间锁定(time-lock),分离出单个刺激所导致的信号变化。
这种设计方式相对比较直观，也比较容易理解。
缺点：由于刺激的间隔相对较长，减少了刺激的数量，可能导致个别刺激的差异对整体结果造成较大干扰；另外，由于被试可以在(2~3)s内完成实验任务，在剩余的相对较长的时间内则处于休息状态，研究人员无法控制被试在这期间的其他心理活动，限制了实验研究的准确性。
2）快速呈现事件相关设计方法。
刺激间隔时间被降至2s,甚至1s以下，这就必须要考虑前后两个刺激引发的bold信号的叠加和相互干扰等问题。可以说快速呈现事件相关设计方法是建立在对bold信号特点的深入认识的基础上的，这也是其与慢速呈现事件相关设计在原理上的本质差异。
1.血氧水平相关信号（blood oxygen level dependent signal，bold）
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