功能性神經造影是利用神經影像技術來測量大腦功能的一個方面，通常是為了了解某些大腦區域的活動與特定心理功能之間的關系。 它主要用作認知神經科學、認知心理學、神經心理學和社會神經科學的研究工具。

功能性神經影像學的常用方法包括

• 正電子發射斷層掃描 (PET)
• 功能磁共振成像 (fMRI)
• 腦電圖 (EEG)
• 腦磁圖 (MEG)
• 功能性近紅外光譜 (fNIRS)
• 單光子發射計算機斷層掃描 (SPECT)
• 功能性超聲成像 (fUS)

PET、fMRI、fNIRS 和 fUS 可以測量與神經活動相關的腦血流局部變化。 這些變化被稱為激活。 當受試者執行特定任務時被激活的大腦區域可能在有助于行為的神經計算中發揮作用。 例如，枕葉的廣泛激活通常出現在涉及視覺刺激的任務中（與不涉及視覺刺激的任務相比）。 大腦的這一部分接收來自視網膜的信號，并被認為在視覺感知中發揮作用。

其他神經成像方法涉及記錄電流或磁場，例如 EEG 和 MEG。 不同的方法有不同的研究優勢； 例如，MEG 以高時間分辨率（低至毫秒級）測量大腦活動，但其定位該活動的能力有限。 fMRI 在定位大腦活動以獲得空間分辨率方面做得更好，但時間分辨率要低得多，而功能性超聲 (fUS) 可以達到有趣的時空分辨率（在臨床前模型中低至 100 微米，100 毫秒，15MHz） 但也受到神經血管耦合的限制。

最近，磁粒子成像已被提出作為一種新的靈敏成像技術，它具有足夠的時間分辨率，可用于基于腦血容量增加的功能性神經成像。 首次臨床前試驗已成功展示了嚙齒動物的功能成像。

特定研究中使用的度量通常與所解決的特定問題相關。 測量限制因技術而異。 例如，MEG 和 EEG 記錄神經元群活躍時發生的磁波動或電波動。 這些方法非常適合測量神經事件的時間進程（以毫秒為單位），但通常不適合測量這些事件發生的位置。 PET 和 fMRI 測量神經事件附近血液成分的變化。 因為可測量的血液變化很慢（大約幾秒），所以這些方法在測量神經事件的時間過程方面要差得多，但通常在測量位置方面更好。

傳統的激活研究側重于確定與特定任務相關的大腦活動的分布模式。 然而，科學家們能夠通過研究不同大腦區域的相互作用來更徹底地了解大腦功能，因為大量的神經處理是由大腦多個區域的集成網絡執行的。 神經影像學研究的一個活躍領域涉及檢查空間遙遠的大腦區域的功能連接。 功能連通性分析允許在特定認知或運動任務期間或僅從休息期間的自發活動中表征區域間神經相互作用。 FMRI 和 PET 能夠創建時間相關大腦區域（稱為功能網絡）的不同空間分布的功能連接圖。 幾項使用神經影像學技術的研究還證實，盲人的后視覺區域在執行非視覺任務（例如盲文閱讀、記憶檢索和聽覺定位以及其他聽覺功能）時可能會活躍。

測量功能連通性的一種直接方法是觀察大腦某一部分的刺激將如何影響其他區域。

這可以通過將經顱磁刺激與一種神經成像工具（如 PET、fMRI 或腦電圖）相結合，以無創方式在人體中完成。 馬西米尼等。使用腦電圖記錄活動如何從受刺激部位傳播。 他們報告說，在非快速眼動睡眠中，盡管大腦對刺激反應強烈，但功能連接性比清醒時的水平要弱得多。 因此，在深度睡眠期間，大腦區域不會相互交談。

功能神經造影借鑒了認知神經科學和社會神經科學以外的許多領域的數據，包括其他生物科學、物理學。