L'IRM, ou imagerie par résonance magnétique, utilise de puissants champs magnétiques et des ondes radio pour produire des images détaillées du cerveau et des autres tissus mous. Elle ne fait pas appel aux rayonnements ionisants.

Cette technique détecte le comportement des noyaux d'hydrogène dans les molécules d'eau lorsqu'elles sont placées dans un champ magnétique et perturbées par des impulsions radiofréquences. Les différents tissus retournent à l'équilibre à des vitesses différentes, générant un contraste qui révèle la structure anatomique avec une haute résolution spatiale. L'IRM structurelle est largement utilisée pour détecter les tumeurs, les lésions, les anomalies du développement et la perte de tissu associée aux maladies neurodégénératives.

L'IRM fonctionnelle étend cette méthode en suivant les signaux dépendants du niveau d'oxygénation du sang, qui varient en fonction de l'activité neuronale. L'association de l'imagerie structurelle et fonctionnelle a transformé le diagnostic clinique et les neurosciences cognitives. La claustrophobie, la présence de certains implants métalliques, ainsi que le coût et la disponibilité des appareils d'imagerie demeurent des limitations pratiques.

Lorsque des détails anatomiques précis des tissus mous sont nécessaires sans recourir aux rayons X, l'IRM est la méthode de choix.