大腦是身體的「司令部」，接受和處理來自身體的各種信息，控制人體的運動，思維和情緒等。但因為技術所限，人類對大腦神經活動的研究仍然處於初級階段。功能性磁共振成像（MRI）是神經科學研究的重要手段，它可以測量大腦中的血流量，作為神經活動的間接標記。但是，血流在大腦中的變化，與許多不同的生理途徑與神經活動都有關係，觀察到的信號很難歸因於任何特定的原因，難以揭示大腦神經活動的秘密。
麻省理工學院的神經科學家開發出一種新的磁共振成像（MRI）傳感器，通過跟蹤鈣離子來監測大腦深處的神經活動。其他類型的MRI檢測到的血流變化只會提供間接信號，而鈣離子直接參与神經元活動。所以，檢測鈣濃度變化，可以使研究人員將特定的大腦功能與其神經元活動模式聯繫起來，並確定在特定任務期間，大腦區域如何相互交流（Calcium-based MRI sensor enables more sensitive brain imaging，ScienceDaily）。
研究人員說：「鈣離子的濃度與神經系統中的信號傳遞密切相關。我們設計了一種探針，可以感知與神經活動相關的細胞外鈣濃度相對細微的變化。」研究表明，新型鈣傳感器可以準確地檢測到由化學或電刺激引起的神經活動的變化，這種變化是在大腦的紋狀體深處產生的。
鈣離子流變化是神經元活動的重要特徵。當神經元發出電脈衝時，鈣離子進入神經細胞，完成信息傳遞。大約十年來，神經科學家使用熒光分子在大腦中標記鈣，並通過傳統顯微鏡對其成像。這種技術可以精確地跟蹤神經元活動，但其使用僅限於大腦的很小區域。麻省理工學院的MRI鈣成像方法，可以分析更大的組織體積，檢測細胞外鈣濃度的細微變化。研究員Jasanoff說：「該技術可以測量大腦不同部位的鈣活動，從而確定不同類型的感覺刺激，如何通過它們誘導的神經活動的空間模式以不同的方式編碼。」
這項技術的理論基礎是細胞內外鈣離子水平的變化，是在大腦神經活動的必要條件。鈣是人體神經系統傳遞信息的媒介。缺鈣，或者鈣調節失衡，會導致神經系統功能異常，從而影響人的行為，思維和學習能力。中老年人因為鈣吸收能力下降，容易因為缺鈣而導致記憶力和思維能力下降。所以，保證攝入足夠的鈣說保持神經系統健康的重要措施。
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