神經影像學是一種醫療技術,可以讓醫生和研究人員觀察患者體內或大腦的運作情況。通過這種技術,醫生可以了解不同區域的活動強度,血流的多寡,身體結構,甚至一些異常情況。神經影像學常用於定位某些疾病或出生缺陷,例如腫瘤、癌症或血管阻塞等。自1880年代人類循環平衡的發明以來,這項技術不斷發展,催生了許多其他技術,如X射線、氣體腦室造影、腦血管造影、PET/SPECT掃描、磁腦電圖和氙氣CT掃描等。
人類循環平衡是一種非侵入性的測量大腦血流的方法,當患者在進行思維活動時,面對複雜的刺激,其血流通量會導致身體擺動。這項技術於1882年由安傑洛·莫索發明,被認為是神經影像學的始祖,有助於理解思維過程中的血流變化。
1895年,威爾赫姆·倫琴發明了第一個X射線。1901年,他因此發現獲得了諾貝爾物理獎。儘管X射線在醫療中普遍使用,但由於大腦主要由軟組織組成,這些組織不具備放射性,因此普通X光檢查往往無法顯示大腦的情況。然而,某些鈣化腫瘤則能明顯顯示。
為了改善X射線的局限,神經外科醫生沃爾特·丹迪於1918年開發了氣體腦室造影技術,即向側腦室注入過濾空氣,以更清晰地拍攝腦室系統。雖然該技術風險較高,但它為後續的神經功能檢測開啟了新大門。1919年,丹迪發明的腦電圖技術,讓科研人員能夠測量大腦的電信號,進一步提高了神經影像學的應用範圍。
1927年,埃加斯·莫尼茨發明了腦血管造影技術,使醫生能夠準確識別腦部異常。通過將染料注入動脈,醫生可以清晰顯示腦部血管的狀態,幫助診斷腦腫瘤和動脈阻塞等問題。
正電子發射斷層掃描(PET掃描)是一種顯示身體高活動區域的技術。患者會接收一種放射性物質(示蹤劑),該物質在體內循環並附屬於組織在代謝過程中生成的糖類,之後透過PET相機掃描。相較之下,單光子發射計算機斷層掃描(SPECT掃描)直接檢測示蹤劑產生的伽馬射線,雖然圖像清晰度不如PET掃描,但SPECT掃描較為經濟實惠。
磁腦電圖(MEG)是一種檢測大腦活動的技術。通過檢測細胞內電荷離子的運動,MEG能提供大腦不同區域的精確活動情報。該技術是由物理學家大衛·科恩於1970年代開發的,並採用非侵入性設計,使患者能夠在佩戴的“頭盔”下進行掃描。
氙氣計算機斷層掃描是一種現代掃描技術,能夠顯示大腦不同區域的血流情況。它通過讓患者吸入氙氣來測試大腦的持續血流狀況。該技術由英國生物醫學工程師戈弗雷·漢斯菲爾德於1967年發明。
隨著CT的發展,磁共振成像(MRI)應運而生。MRI通過強磁場下人體內質子信號的變化進行成像,這種技術最早在1960年代初步應用,隨著技術的進步,MRI診斷的精度與多樣性也隨之上升,對於腦部病理的判斷提供了革命性的幫助。
“神經影像學的發展,不僅在醫療上帶來了變革,也為我們理解人類思維的運作提供了全新的視角。”
在這些技術的背後,不僅是科學家的不斷探索,更是對人類生命奧秘的深刻思考。隨著醫學科技的進步,我們對於大腦認知功能及其與血流的關係將有更深的了解,這不禁讓人思考,未來的神經影像學會給人類的思維帶來什麼樣的啟示?