1.脑科学是研究大脑结构和功能的科学 脑科学是一项综合性学科，涉及神经、精神、行为和心理科学等内容。当代脑科学研究的两大显著特点，一是对脑的研究由宏观深入到微观，在细胞与分子水平把功能与结构研究结合起来，研究神经元、突触及神经网络的活动规律；二是对脑的研究已经突破了感觉与运动等一般生理功能的控制，而把复杂的、高级的精神意识纳入了科学研究的轨道，探索大脑与行为、大脑与思维的关系。脑功能成像是研究脑科学的重要手段和方法。
脑功能成像的应用使人们能够从活体和整体水平来研究脑，好似探视脑的窗口，可以在无创条件下了解到人的思维、行为活动时脑的功能活动。对于脑疾病的功能影像评价，可显示肿瘤边缘的功能区，帮助外科医师确定手术范围。功能影像技术可准确定位癫 灶，对阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病可早期诊断，现已证明能够探测多巴胺细胞的丢失和多巴胺神经递质的活动将脑功能成像技术与细胞、分子生物学技术结合起来，利用动物，尤其是非人类灵长类动物，研究脑的损伤与修复、神经退行性病变的病理机制、诊断与治疗效果的追踪等，是将来发展的主要方向。
2.脑功能分子成像的优势 脑功能成像技术具有自身的特色和优势，主要表现在以下方面：①可准确、直观地观察到脑功能活动的部位和范围，与脑磁图和脑电图结合后，可更加全面地定位大脑皮质的各功能区；②可在生理状态下，无创地研究人脑的形态结构和功能活动，从而改变了神经生物学的研究成果主要来自动物实验的局面；③可从整体水平上研究脑的功能和形态变化，从而克服了离体组织细胞和分子生物学研究的不足；④使活体分子神经生物学和神经受体研究成为可能，若结合死后组织的研究，可得到更深入的研究结果；⑤可在同一个体进行多次、重复实验，从而探讨脑功能的时间或年龄变化；⑥可在早期，准确定位脑功能性病灶的部位和占位性病变对脑功能的影响程度，从而为疾病的预防和临床提供更加精确地信息。
3.功能分子影像学在脑科学领域的作用 具体应用包括以下几个方面：①在活体生理状态下，无创地研究脑的形态结构和脑功能的状况，改变目前主要研究集中在实验室的局面；②从整体水平研究脑功能的状况，改变目前离体研究和孤立研究的局面；③从分子水平探知神经功能，改变目前从大体形态进行判断的局面。
4.脑功能分子成像与脑可塑性研究展 发展起来的神经科学康复医学研究者在长期的临床实践中，发现在脑损伤后，功能是有条件恢复的。1930年，神经康复学家提出脑的可塑性理论，认为脑可以通过学习和训练完成因病损而丧失的功能，但大脑必须具有重新获得功能的形态学基础；1938年，Kenman进一步提出脑功能重组理论，认为在脑损伤后，大脑在结构与功能上可以通过重组来承担已经失去的功能。实验证明，经过训练和改变外界环境，通过邻近代偿、失神经过敏、轴突侧支长芽、潜伏通路和突触的启用、行为代偿等可使功能得到恢复，这些都是功能重组的结果。脑的可塑性是指大脑有适应能力，即在结构和功能上，有修改自身以适应改变了的现实的能力。经过大量实验和临床研究，大脑可塑性理论已为大多数学者所承认，成为神经康复学的重要理论基础之一。验证大脑可塑性理论的研究方法主要为两种，一是通过动物实验，利用生理学、病理学和分子生物学等手段，在形态学基础上来研究大脑可塑性；二是利用功能神经影像学技术（functional neuro imaging）在功能水平上的研究。功能神经影像学是研究人脑可塑性的有效工具。功能神经影像学技术主要反映神经系统各种“功能”状态，所得到的结果更加实时和同步。功能神经影像学可以对大脑内葡萄糖和氧的摄取、脑血流、神经递质的定位、电生理活动和神经细胞与突触的适应进行深入研究，用来发现脑损伤与是否可以康复的关系。这些与神经康复最为密切的功能神经影像学技术可分为独立应用技术和结合应用技术。独立应用技术为：正电子发射断层扫描（PET）、功能性磁共振成像（fMRI）、单光子计算机断层扫描（SPECT）、磁共振波谱（MRS）、定量脑电图（EEG）、经颅多普勒（TCD）、脑磁图（MEG）和视觉图等；结合应用技术为图像的融合技术。在中枢或周围神经损伤后，利用这些技术可以显示出神经系统重组与新的传导路径，能够揭示神经系统的康复和代偿机制。在正常状态下和局部损伤后，使用功能神经影像学技术来检查大脑的运动和认知活动，特别是在与可以提供明确解剖标志的MRI结合时，能够提供大脑内功能图像变化的精确位置分布。目前已经证明，所得到图像可以说明神经细胞新组合的适应性，揭示康复训练成功的机制和失败的原因。功能神经影像学技术可以用于检查神经细胞代谢状态和局部脑血流，这些检查结果在临床上是重要的判断指标，有可能预测损伤和残疾结局。在进行认知活动和运动活动时，通过比较脑外伤患者与正常人的大脑激活结果，治疗师可以选择正确的干预措施，不再实施对患者已经没有效果的治疗手段；同时，这种方法有可能降低为了研究一种新疗法的治疗效果所需要患者的数量。功能神经影像学还有可能监测植入人脑的替代神经元、产生神经传导的递质、所提供营养因子的效果。例如，在帕金森病患者中，这些技术可以检测接受产生多巴胺细胞移植的活动。在正常人和那些患有局部损伤的患者来执行任务时，由大脑代谢程度来表示认知、感觉和运动功能在大脑内功能重组的程度，使得康复医师可以从脑可塑性方面更好地了解有益于康复的治疗途径，评估物理治疗和药物治疗的效果。近年来，随着一些研究机构引进功能神经影像检查设备。有一些学者开始这方面的工作，但由于技术条件和科研水平的限制，我国目前利用功能神经影像学技术研究大脑可塑性方面大大地落后于国际水平。
今天分子影像学研究的成果，在未来5～10年会对生命科学的各个领域产生直接影响，有助于从分子水平对疾病机制及其特征更好的理解和早期监测，同时还可实现对治疗反应的认识和评估。如对肿瘤，能用更特异的参数来提高其诊断的准确性和可靠性，而且在肿瘤患者出现临床症状前即可从分子水平上确定有无癌症。分子影像和基因治疗等新的手段结合，可在分子水平对疗效进行监控和评判，并对体内药物的运输和新药的使用做出更好的筛选。（郑春雨）
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