La risonanza magnetica funzionale registra il cosiddetto "segnale pieno". Questo segnale dipende dall'ossigenazione del sangue del soggetto in studio. Questo perché piccole particelle metalliche, quando poste nel raggio dello scanner fMRI, distorcono il segnale in modo tale che in certi momenti il segnale di risonanza magnetica misurato dalle aree in cui si trova tale metallo, è sostanzialmente inferiore. Quando un gruppo sufficientemente grande di neuroni viene attivato in una certa area del cervello, l'area consuma più ossigeno e si verifica un aumento della concentrazione delle molecole di emoglobina. Ci sono molecole che hanno ceduto il loro ossigeno ai neuroni in modo che i neuroni possano funzionare in modo più efficace. In queste fasi iniziali, ad esempio, quando al soggetto è stato appena mostrato uno stimolo o ha appena iniziato a svolgere un compito, la proporzione di emoglobina ossidata e non ossidata fa attenuare il segnale che si sta registrando. Tuttavia, c'è un aumento del flusso sanguigno nell'area in cui è iniziata l'attività neuronale, così che l'emoglobina che ha perso il suo ossigeno venga lavata via, lasciando il posto all'emoglobina ossidata, cioè l'emoglobina che trasporta ossigeno. Questo, inversamente, porta ad un aumento della potenza del segnale. In questo modo, registrando il segnale pieno, possiamo verificare indirettamente un aumento locale dell'attivazione neuronale in quest'area del cervello. Poiché sappiamo esattamente cosa sta succedendo e quando durante la scansione, questa tecnica ci consente di dire esattamente quali aree del cervello iniziano a funzionare o si attivano in un dato momento. Il segnale pieno è noto per avere determinate proprietà. All'inizio dell'attivazione neuronale, c'è una leggera diminuzione del segnale pieno, quindi il segnale aumenta di nuovo prima di stabilizzarsi. Di solito, il picco si aggira intorno ai 6 secondi. Queste proprietà del segnale pieno sono utilizzate nell'analisi statistica dei dati MRI individuali, il che ci aiuta a comprendere come apparirà il segnale in determinate aree quando al soggetto vengono presentati gli stimoli che vengono elaborati da quelle le zone.