Skenovanie fMRI zobrazujúce oblasti aktivácie oranžovou farbou vrátane primárnej zrakovej kôry (V1, BA17).
Funkčná magnetická rezonancia (fMRI) meria zmeny signálu v mozgu, ktoré sú spôsobené zmenou nervovej aktivity. Mozog sa skenuje s nízkym rozlíšením, ale rýchlym tempom (zvyčajne raz za 2 – 3 sekundy). Zvýšenie nervovej aktivity spôsobuje zmeny signálu MR prostredníctvom zmien T*2; tento mechanizmus sa označuje ako BOLD (blood-oxygen level dependent) efekt. Zvýšená nervová aktivita spôsobuje zvýšený dopyt po kyslíku a cievny systém to v skutočnosti nadmerne kompenzuje zvýšením množstva okysličeného hemoglobínu v porovnaní s deoxygenovaným hemoglobínom. Keďže deoxygenovaný hemoglobín zoslabuje signál MR, cievna odpoveď vedie k zvýšeniu signálu, ktorý súvisí s nervovou aktivitou. Presná povaha vzťahu medzi nervovou aktivitou a signálom BOLD je predmetom súčasného výskumu. Efekt BOLD umožňuje aj vytváranie 3D máp žilovej vaskulatúry v nervovom tkanive s vysokým rozlíšením.
Hoci analýza signálu BOLD je najbežnejšou metódou používanou pri neurovedeckých štúdiách na ľuďoch, flexibilná povaha MR zobrazovania poskytuje prostriedky na senzibilizáciu signálu na iné aspekty krvného zásobenia. Alternatívne techniky využívajú arteriálne spinové značenie (ASL) alebo váženie signálu MR podľa prietoku krvi mozgom (CBF) a objemu krvi v mozgu (CBV). Metóda CBV si vyžaduje injekciu triedy kontrastných látok MRI, ktoré sú v súčasnosti v klinických skúškach na ľuďoch. Keďže sa v predklinických štúdiách ukázalo, že táto metóda je oveľa citlivejšia ako technika BOLD, môže potenciálne rozšíriť úlohu fMRI v klinických aplikáciách. Metóda CBF poskytuje viac kvantitatívnych informácií ako signál BOLD, aj keď pri výraznej strate citlivosti detekcie [potrebná citácia].