大脑是身体的“司令部”，接受和处理来自身体的各种信息，控制人体的运动，思维和情绪等。但因为技术所限，人类对大脑神经活动的研究仍然处于初级阶段。功能性磁共振成像（MRI）是神经科学研究的重要手段，它可以测量大脑中的血流量，作为神经活动的间接标记。但是，血流在大脑中的变化，与许多不同的生理途径与神经活动都有关系，观察到的信号很难归因于任何特定的原因，难以揭示大脑神经活动的秘密。
麻省理工学院的神经科学家开发出一种新的磁共振成像（MRI）传感器，通过跟踪钙离子来监测大脑深处的神经活动。其他类型的MRI检测到的血流变化只会提供间接信号，而钙离子直接参与神经元活动。所以，检测钙浓度变化，可以使研究人员将特定的大脑功能与其神经元活动模式联系起来，并确定在特定任务期间，大脑区域如何相互交流（Calcium-based MRI sensor enables more sensitive brain imaging，ScienceDaily）。
研究人员说：“钙离子的浓度与神经系统中的信号传递密切相关。我们设计了一种探针，可以感知与神经活动相关的细胞外钙浓度相对细微的变化。”研究表明，新型钙传感器可以准确地检测到由化学或电刺激引起的神经活动的变化，这种变化是在大脑的纹状体深处产生的。
钙离子流变化是神经元活动的重要特征。当神经元发出电脉冲时，钙离子进入神经细胞，完成信息传递。大约十年来，神经科学家使用荧光分子在大脑中标记钙，并通过传统显微镜对其成像。这种技术可以精确地跟踪神经元活动，但其使用仅限于大脑的很小区域。麻省理工学院的MRI钙成像方法，可以分析更大的组织体积，检测细胞外钙浓度的细微变化。研究员Jasanoff说：“该技术可以测量大脑不同部位的钙活动，从而确定不同类型的感觉刺激，如何通过它们诱导的神经活动的空间模式以不同的方式编码。”
这项技术的理论基础是细胞内外钙离子水平的变化，是在大脑神经活动的必要条件。钙是人体神经系统传递信息的媒介。缺钙，或者钙调节失衡，会导致神经系统功能异常，从而影响人的行为，思维和学习能力。中老年人因为钙吸收能力下降，容易因为缺钙而导致记忆力和思维能力下降。所以，保证摄入足够的钙说保持神经系统健康的重要措施。
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