脳機能マッピング
核磁気共鳴計測する方法。反磁性体である酸素化ヘモグロビンは、MRIの信号として計測できないが、脳血流の増加に伴い常磁性体である脱酸素化ヘモグロビンの変化が起こりやすい静脈内の信号変化を計測する。通常はMRIによる脳断面図に重ね合わせて活動の局在性を調べる。時間的解像度はあまり高くない。空間的解像度は非侵襲的方法としてはやや高いものの、静脈の血液変化を調べることによる限界がある。また計測中は頭部を動かすことが出来ないほか、計測機器内に金属物が持ち込めないため、感覚刺激を与える方法が制限される。現在のところ、より太い静脈ほど信号変化を起こしやすく、磁場強度の高い装置でも毛細血管レベルの反応を検出することが難しい。しかし、比較的簡便である反面、得られる情報も多く、脳機能局在方法としては現在最も用いられている方法である。
日本ヒト脳機能マッピング学会
日本脳神経外科学会
細胞の活動によって起こる化学的変化に反応して光学的特性が変化する(例:水素イオン指数(pH)によって色が変わる、特定の神経伝達物質と結びつくと蛍光を発する)物質を用い、細胞の活動を光学的に記録しようとする手法。初期視覚野のハイパーコラムの直接観測では、膜電位感受性色素を用い、開頭した上で皮質表面を直接ビデオ撮影するという手法が用いられた。
血流を測定できる放射性同位体トレーサーを注射などで導入し、放射されるγ線を測定する方法。脳内で多く活動した部位では血流が増加すると仮定し、トレーサーの密な部分が集中的に活動したと推定する。時間的解像度は悪いために、目的とする毛細血管反応より静脈内反応が大量に混じりやすく、また外部ノイズにも気をつけなければならない。また、放射性物質を用いるので、低侵襲的ともいえる。
生体の脳機能の局在性を対象とし、脳の形を計測する手法と脳の活動をリアルタイムに調べる脳機能イメージングの手法の2つが中心となる。ただし、単一細胞レベルまで解像度を上げたい場合、ミリ秒台まで時間解像度を上げたい場合、被験者がすでに脳に損傷を持っている場合などは、侵襲的な方法などを用いることがある。