編集者注： この週刊のシリーズでは、LiveScienceは、テクノロジーが科学的調査と発見を推進する方法を探ります。
人間の経験は脳によって定義されますが、この3ポンドについてはほとんどです。臓器は謎のままです。それでも、脳のイメージングから脳とコンピュータのインターフェースまで、科学者たちは心の中で見つめる技術の開発に目覚しい進歩を遂げてきました。
脳のイメージング
現在、脳を研究する科学者は脳の構造や機能を見ることができます。構造イメージングでは、機械が脳の大規模な解剖学的構造のスナップショットを撮り、腫瘍や血栓などの診断に使用できます。機能的イメージングは、脳の動的なビューを提供し、思考と知覚の際にアクティブな領域を示します。
構造イメージング技術には、CATスキャン、またはコンピューター化されたアキシャルトモグラフィーが含まれます。これは、さまざまな角度から頭部にX線を照射することにより、脳を通るスライスの画像を撮影します。 CATスキャンやCTスキャンは、たとえば脳損傷の診断によく使用されます。別の方法である陽電子放出断層撮影（PET）は、脳の2Dおよび3D画像を生成します。血液に注入された放射性標識化学物質は、スキャナーが検出するガンマ線を放出します。また、磁気共鳴画像（MRI）は、強い磁場内の原子の磁気スピンを測定することにより、脳全体の構造のビューを提供します。
「MRIがおそらく脳を見るのに最良の方法であることは間違いありません」とノースカロライナ大学チャペルヒル校の放射線科医であり、American Journal of Neuroradiologyの編集長であるマウリシオ・カスティージョ博士は述べた。
機能的イメージングの領域では、現在のゴールドスタンダードは機能的MRI（fMRI）です。この手法は、誰かが単語を読んだり、写真を見たりするようなタスクを実行するときに、その領域がアクティブになるプロキシとして、異なる脳領域への血流の変化を測定します。
「今日の重点は、脳がどのように結ばれているのかを皮質の活性化と融合させることを試みることです」とカスティーヨは言った。
いくつかの方法を組み合わせて、脳の構造と機能を統合することができます。たとえば、MRIとPETのスキャンを同時に実行でき、画像を組み合わせて、脳の解剖学的マップに重ね合わせた生理学的活動を表示できます。最終結果は外科医に脳病変の位置を知らせ、それを取り除くことができるとカスティージョ氏は語った。
最近、文字通り脳の内部を見るための新しい技術が開発されました。 CLARITY（元々は、Clear Lipid-exchanged Acrylamide-hybridized Rigid Imaging / Immunostaining / In situ Hybridization-compatible Tissue-hYdrogel）と呼ばれ、（生きていない）脳をその構造を損なわずに光に対して透明にすることができます。この手法は、成体マウスの脳の神経学的配線を視覚化するためにすでに使用されています。
思考の解読
一部の科学者は、より比喩的に脳の内部を見たいと思っています。脳とコンピューターのインターフェース（BCIまたはBMI、脳と機械のインターフェース）、脳の信号をコンピューターや義肢などの外部デバイスに接続するデバイスを入力します。 BCIは、頭皮に配置された電極で構成される非侵襲的なシステムから、脳自体に電極を埋め込む必要があるより侵襲的なシステムまでさまざまです。
非侵襲的なBCIには、頭皮ベースの脳波記録（EEG）が含まれます。EEGは、大きな脳領域にわたる多くのニューロンの活動を記録します。 EEGベースのシステムの利点は、手術を必要としないことです。一方、これらのシステムは一般化された脳活動しか検出できないため、ユーザーは自分の考えを1つのタスクに集中させる必要があります。
より侵襲的なシステムには、皮質からの脳波信号を記録するために電極が脳の表面に埋め込まれている皮質脳波記録法（ECoG）が含まれます。ワイルダーペンフィールドとハーバートジャスパーが1950年代初頭にこの技術を開拓して以来、他の目的の中で、てんかん発作が始まる脳の領域を特定するために使用されてきました。
一部のBCIは、脳の皮質内に埋め込まれた電極を使用します。これらのシステムはより侵襲的ですが、解像度がはるかに高く、個々のニューロンから送信された信号を拾うことができます。 BCIにより、対麻痺（四肢すべての麻痺）を持つ人間が思考だけでロボットアームを制御したり、ユーザーが自分の心だけを使用してコンピューター画面で単語を綴ったりすることもできるようになりました。
多くの進歩にもかかわらず、脳については多くのことが不明のままです。このギャップを埋めるために、アメリカの科学者たちは、4月にバラックオバマ大統領が発表したBRAINイニシアチブ（革新的なニューロテクノロジーの進歩による脳の研究）と呼ばれる、人間の脳をマッピングする新しいプロジェクトに着手しています。
しかし、神経科学者は彼らのために彼らの仕事を切り捨てています。 「脳はおそらく宇宙で最も複雑な機械だ」とカスティーヨは言った。 「私たちはそれを理解するのにまだ長い道のりです。」
