用核磁共振观察大脑活动实验
核磁共振是基于量子物理和微波技术的一种检测方法,可以精确地测出物体内的原子核的位置和种类,从而实时地绘制出物体内部图像,在医学和工业上获得了广泛的应用,具有极高的科学和应用价值。核磁共振仪器不使用放射性同位素,不产生电离辐射。在有些地方,医生考虑到患者对“核”的恐惧心理,常称其为“磁共振成像”。
核磁共振成像的“核”指的是氢原子核。人体的70%是由水组成的。原子核带正电,具有自旋,会形成电流,从而产生磁场,因此每一个原子核都像一个小磁铁。把物体放置在磁场中,原子核与外磁场发生相互作用,处于不同自旋状态的原子具有不同的能量;用适当的电磁波照射它,当外加电磁波的能量等于不同状态的原子核的能量差时,原子核与外加的电磁波发生共振,从低能状态“跳跃”到高能状态;去掉外加的电磁波,处于高能状态的原子核又会把一部分能量以电磁波的形式发射出去,被检测出来。
分析这个信号在物质内部不同结构中的衰减情况,就能反推出运动的原子核分布图像,经计算机处理后可以重建出物质内部精确的三维立体结构和运动情况。这等于说:我们能够直接从外面拍摄物体内部结构和变化情况,就像长了火眼金睛的孙悟空。人体组织中含有大量水和碳氢化合物,氢核的核磁共振灵活度高、信号强,所以通常选氢核来对人体进行成像。人体中各种组织间含水比例不同,信号强度有差异,从而把各种结构分开,把正常组织和病变组织分开,非常便利。