La risonanza magnetica funzionale (fMRI) è una tecnica di neuroimaging che mappa l’attività del cervello, non solo la sua anatomia. Mentre la risonanza magnetica convenzionale mostra la struttura, la fMRI rivela quali regioni cerebrali si attivano durante un compito o a riposo, rendendola fondamentale nelle neuroscienze e nella pianificazione neurochirurgica.
Il principio si basa su un fenomeno indiretto: l’attività neuronale consuma energia e ossigeno, e il cervello risponde aumentando il flusso di sangue ossigenato nelle aree attive. La fMRI sfrutta il segnale BOLD (Blood Oxygen Level Dependent), basato sul fatto che l’emoglobina cambia proprietà magnetiche a seconda dell’ossigenazione:
| Forma | Proprietà magnetica |
|---|---|
| Ossiemoglobina | diamagnetica (poco perturbante) |
| Deossiemoglobina | paramagnetica (perturba il campo) |
Quando una regione si attiva, l’afflusso di sangue ossigenato supera il consumo, riducendo localmente la deossiemoglobina paramagnetica. Questo modifica leggermente il segnale di risonanza, che la fMRI rileva. Confrontando le immagini durante un compito con quelle a riposo, si individuano le aree la cui attività è cambiata.
La tecnica eredita dalla risonanza magnetica il vantaggio di non usare radiazioni ionizzanti e una buona risoluzione spaziale, ma ha una risoluzione temporale limitata (il segnale emodinamico è lento, secondi, rispetto all’attività neuronale, millisecondi) e misura l’attività in modo indiretto. Dal punto di vista ingegneristico, richiede acquisizioni rapide, elaborazione statistica sofisticata per estrarre il debole segnale BOLD dal rumore, e correzione del movimento. La fMRI è usata per studiare le funzioni cognitive, mappare le aree critiche prima di un intervento chirurgico e indagare patologie neurologiche e psichiatriche.