Les chercheurs, médecins et autres professionnels peuvent souvent bénéficier de la possibilité de visualiser clairement l’activité cérébrale, avec une résolution relativement élevée. L’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une méthode qui peut montrer ce type d’activité, et un scanner IRMf est généralement utilisé à cette fin. Cet appareil peut avoir de nombreuses utilisations, du diagnostic de la maladie au détecteur de mensonges. Les individus sont généralement allongés sur un lit à l’intérieur d’un scanner en forme de tube, qui a également la capacité de produire des transmissions magnétiques et radio, lorsqu’ils subissent ce type de scanner cérébral.
En termes simples, le scanner IRMf mesure les changements dans le flux sanguin vers le cerveau. Les cellules cérébrales actives, ou neurones, ont besoin de plus de sucres, comme le glucose, pour fonctionner que lorsqu’elles sont au repos, et le corps fournit du sang riche en oxygène, qui contient également des sucres, aux neurones qui envoient des messages électriques et chimiques. Après avoir fourni ces nutriments aux neurones, le sang peut ensuite retourner dans les poumons et le cœur pour répéter le cycle. Le suivi de ces changements dans le flux sanguin permet au scanner de montrer quelles zones du cerveau sont actives lors de tâches particulières.
Le sang oxygéné, pompé des poumons et du cœur vers le cerveau, réagit différemment aux champs magnétiques que le sang pauvre en oxygène qui retourne au cœur après avoir fourni des nutriments aux neurones. Plus précisément, les protons de chaque type de sang s’alignent de manière spécifique lorsqu’ils entrent en contact avec ces champs. Le scanner IRMf génère un champ magnétique externe qui provoque ces réponses distinctes parmi les protons. D’autres substances dans le corps ont des protons qui réagissent à ce balayage, mais ils sont éliminés plus tard dans le processus d’imagerie, contrairement à d’autres formes d’IRM.
Ensuite, le scanner IRMf libère une rafale d’ondes radio vers leur cible, qui frappe les protéines. Pendant un bref instant, ces ondes secouent les protons hors de leurs positions alignées au fur et à mesure qu’ils sont absorbés, mais les protons retrouvent ensuite leur alignement. Lorsqu’ils le font, ils libèrent leur propre rafale de radiofréquence. Les scanners contiennent un cylindre doublé de capteurs enroulés qui peuvent capter ces signaux radio de n’importe quelle direction autour de la personne scannée. Cette couverture tridimensionnelle permet d’assembler un «instantané» complet de l’activité cérébrale en compilant les informations d’une seule rafale d’ondes radio.
À l’aide de transformations mathématiques, les logiciels de ces appareils déterminent si le sang est fortement oxygéné et où il se trouve dans le cerveau. Les programmes du scanner IRMf créent également une image complète du cerveau et utilisent différentes couleurs pour montrer différents niveaux d’utilisation d’oxygène et, par conséquent, l’activité cérébrale. Plusieurs rafales d’ondes radio peuvent fournir une vue de l’évolution de l’activité neuronale au fil du temps, pendant qu’un individu effectue une tâche. Généralement, ces scanners sont utilisés pour étudier les activités qui nécessitent plusieurs secondes de traitement neuronal, mais les scans sont souvent effectués sur une durée de dix minutes ou plus. Les scanners sont sensibles et peuvent enregistrer les changements dus aux mouvements de la tête, à l’ennui ou à d’autres événements qui doivent être pris en compte dans ces lectures.