L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) mesure l'activité cérébrale en détectant les variations du flux sanguin. Lorsqu'une région du cerveau devient plus active, elle reçoit une augmentation rapide du flux sanguin oxygéné ; l'IRMf enregistre cette réponse hémodynamique.

Cette méthode a révolutionné les neurosciences cognitives. Les chercheurs peuvent observer quelles zones cérébrales sont activées lors de la perception, de la mémoire, du langage, de la prise de décision et des émotions, tandis que le participant, allongé dans le scanner, effectue des tâches soigneusement conçues. La résolution spatiale est de l'ordre du millimètre ; la résolution temporelle est limitée par la lenteur de la réponse vasculaire, généralement de quelques secondes. La combinaison de l'IRMf avec d'autres techniques, comme l'EEG, permet de compenser cette limitation temporelle.

L’interprétation des résultats exige de la prudence. Le signal BOLD est une mesure indirecte de l’activité neuronale, et une région « illuminée » n’est pas nécessairement la cause unique ou principale du comportement étudié. Une conception expérimentale rigoureuse, des seuils statistiques appropriés et la réplication des expériences demeurent essentiels. Malgré ces contraintes, l’IRMf a permis de cartographier des réseaux neuronaux à grande échelle et de formuler des hypothèses qui orientent la recherche fondamentale et clinique.

Lorsqu'il s'agit de déterminer quelles parties du cerveau travaillent le plus intensément lors d'un acte mental particulier, l'IRMf fournit la réponse la plus couramment utilisée.