最近，研究人類大腦的科學計畫，剛剛獲得歐盟提供10億歐元的巨額研究經費。描繪大腦地圖–或者說透過大腦掃描，得到清晰的腦神經分布圖–這項技術，近來也引起大眾和國際媒體的注意。科學家到底是用什麼方法，不需要動手術，就能掃描頭蓋骨裡的大腦？請聽科學三分鐘，為您分享「核磁共振與磁振造影技術」。
關於「大腦掃描」，2005年的台灣，在陽明大學腦科學研究中心林清波教授的研究室，已經用新型的磁振造影技術，或說「核磁共振成像技術」，描繪出人類腦神經的分布圖。因此，台灣是這項技術的先驅與發展者之一。
2012年，美國麻省理工學院附設醫院，以伍登醫師為首的研究團隊，也持續發展這項技術，並在知名的國際學術期刊《科學》（Science）上，發表了新的研究結果。
透過這個技術，伍登醫師的團隊希望更了解人類心智運作的方式，以及心智發生問題的時候，腦部所呈現的樣貌。雖然有科學家質疑，伍登團隊發表的腦神經分布圖，其中的線條並非真實反映神經網絡，更無法代表人類心智的運作，但科學界仍然肯定，清晰的腦部掃描，對於大腦疾病的預防及診斷將會大有貢獻。那麼，實現這項掃描的技術：磁振造影，到底是什麼呢？
要說明磁振造影的原理，必須先解釋什麼是「核磁共振」。簡單地說，您可以想像一個原子的結構，是在中心有一個很小的原子核，週圍有電子。不同的元素，它的原子核裡，會有不一樣數目的質子與中子，質子與中子數量的總和，稱為「質量數」。一個原子，只要原子核的質量數是奇數，比如是1, 3, 5, 7……的時候，當原子在強力磁場的作用下，原子核外圍電子的「磁矩」的「總向量和」，就會順著磁場方向來排列。這個時候，如果向原子照射適當的電磁波，原子核就會吸收其中的特定波長或能量的電磁波，被激發到比較高的能階，這個過程稱為「核磁共振」。
為了容易理解，我們打個比方，原子核被電磁波激發到高的能階，就像用馬達把水從一樓抽到二樓。原子核會自然從高的能階掉回低的能階，就像水會自然地從二樓流回一樓。而當原子核從高能階掉回低能階的時候，它會放出電磁波，於是就產生了核磁共振的信號，也就是用來做磁振造影的信號。
我們可以用儀器偵測這些信號。比方說，生物體內含有許多水，水分子是由氫原子和氧原子組成的，氫原子的質量數是1，我們就可以使用核磁共振的設備，讓它產生信號，並且偵測。醫學界發現，利用這個方法，不必動手術接觸人體，就可以獲取體內水分子分布的資訊，從而精確繪製人體內部的結構，這就叫做磁振造影。
磁振造影適合用來檢查像人腦這種軟組織，還可以自由選擇掃描的方向、角度，得到立體影像，所使用的低頻電磁波對人體無害。這個技術經過改良，還可以追蹤水分子的移動，麻省理工學院附設醫院伍登醫師發表的研究結果，他們就是透過追蹤水分子移動，描繪出大腦的神經鏈結。在台灣，陽明大學的林清波教授是技術的開創者，並且已經完成許多研究成果。
今天的科學關鍵字，就是
磁振造影 Magnetic resonance imaging（簡稱MRI）
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