现代脑成像技术的发展历史
现代脑成像技术在19世纪末初具雏形,在德国神经学家Emil Dubois-Reymond发现神经活动可引起电信号改变的基础上,1875年Richard Caton首次记录了兔脑神经的电活动;1929年Hans Berger首次借助置于头皮的电极,成功测量到脑部的电活动,成为脑电(EEG)发展的里程碑;Adrian等于1934年,Jasper等于1935年也观察并证实了Berger的观察。
从此,EEG的客观存在才得到了科学界的一致认同。
20世纪60年代以后科学家们开始记录同执行任务相关的EEG,将与刺激事件相关的,并在时间上与刺激锁定的EEG信号平均起来,观察到一系列的事件相关电位(ERPs),这些电位提供了关于认知活动的脑内信息,而且具有毫秒级的时间分辨率,被称为事件相关电位技术。
在脑电发展的同时期,1890年开始,人们就知道血流与血氧的改变(两者合称为血液动力学)与神经元的活化有着紧密的关系;20世纪70年代磁共振成像(MRI)技术的发明,成为医学影像学发展史上的一次革命;1990年,基于传统的MRI技术,美国Bell实验室的Seiji Ogawa等人根据脑功能活动区氧合血红蛋白(HbO2)含量的增加导致磁共振信号增强的原理得到了关于人脑的功能性磁共振图像,发明了功能性磁共振成像技术(fMRI),该技术的发展极大地推动了医学、神经生理学和认知神经科学的迅速发展。
另外,随着“洞见五脏症结”的要求出现,在1973年,Godfrey Hounsfield发明了X线计算机辅助断层成像(CT)技术,这是现代临床医学发展史上的重要里程碑事件。
此后,人们对CT技术进行了扩展,70年代产生了单光子发射计算机断层成像技术(SPECT)以及正电子发射断层成像(PET),PET扫描技术在脑功能定位上的效果比SPECT好,它可以三维高空间分辨地对脑活动区进行定位,出现后迅速成为神经科学界的宠儿。