Todas estas máquinas y diagnósticos funcionan a través de mecanismos de física producidos por el flujo sanguíneo. La imagen muestra los cambios y las diferencias en el flujo sanguíneo de diferentes regiones.
Digamos átomos = protones + neutrones + electrones. En el caso de la resonancia magnética, la actividad proviene de protones. Estamos rodeados de átomos. En el caso de la hemoglobina desoxigenada (sangre con menos oxígeno en el cerebro), se obtiene el desfase de protones que reduce la señal de otros tejidos (una forma elegante de decir que reduce la visibilidad de otras áreas, de ahí la propiedad de “contraste” entre las regiones más brillantes y aburridas que se muestran en el escaneo). En una resonancia magnética funcional (la mayoría de las imágenes de resonancia magnética usa BOLD), cuando una región específica de la corteza cerebral aumenta su actividad en respuesta a una tarea, la fracción de extracción de oxígeno de los capilares locales conduce a una disminución de la hemoglobina oxigenada (oxyHb) y un aumento en dióxido de carbono local (CO2). Esto da como resultado la hemoglobina desoxigenada (deoxyHb). Después de un retraso de 2 a 6 segundos, el flujo sanguíneo cerebral (FC) aumenta, liberando un exceso de hemoglobina oxigenada, eliminando la desoxihemoglobina. Es este gran rebote en la oxigenación tisular local el que se visualiza.
La razón por la que la fMRI puede detectar este cambio se debe a la diferencia en las propiedades paramagnéticas de oxyHb y deoxyHb. La hemoglobina desoxigenada es paramagnética, mientras que la hemoglobina oxigenada no lo es. Por lo tanto, el primero causará un desfase local de protones y, por lo tanto, reducirá la señal de retorno de los tejidos en las inmediaciones.