Funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (fMRI) mierzy aktywność mózgu poprzez wykrywanie zmian w przepływie krwi. Gdy dany obszar mózgu staje się bardziej aktywny, następuje gwałtowny wzrost natlenionej krwi; fMRI rejestruje tę reakcję hemodynamiczną.

Metoda ta zrewolucjonizowała neuronaukę poznawczą. Naukowcy mogą obserwować, które obszary są zaangażowane w percepcję, pamięć, język, podejmowanie decyzji i emocje, podczas gdy uczestnik leży w skanerze i wykonuje starannie zaprojektowane zadania. Rozdzielczość przestrzenna wynosi rzędu milimetrów; rozdzielczość czasowa jest ograniczona przez wolniejszą reakcję przepływu krwi, zazwyczaj trwającą kilka sekund. Połączenie fMRI z innymi technikami, takimi jak EEG, może pomóc zrekompensować ograniczenia czasowe.

Interpretacja wymaga ostrożności. Sygnał BOLD jest pośrednią miarą aktywności neuronalnej, a „zapalony” obszar niekoniecznie jest jedyną lub główną przyczyną badanego zachowania. Staranne zaprojektowanie eksperymentu, odpowiednie progi statystyczne i powtarzalność pozostają kluczowe. Pomimo tych ograniczeń, fMRI pozwoliło na zmapowanie sieci na dużą skalę i wygenerowanie hipotez, które stanowią podstawę zarówno dla badań podstawowych, jak i badań klinicznych.

Gdy pojawia się pytanie, które części mózgu pracują najintensywniej podczas określonej czynności umysłowej, najczęściej stosowaną odpowiedzią jest badanie fMRI.