挑战过去专题| 大脑功能磁共振数据不可靠？杜克大学教授对自己15年的工作提出质疑

杜克大学的研究人员对功能磁共振数据进行了重新测评，对自己15年的工作提出了质疑。

脑部图像显示了不同的两天完成3个任务所对应的功能磁共振成像。图中，暖色显示一组人激活级别的一致性，冷色表明独特的激活模式被检测的可靠性有多糟糕。

在过去十年里，数百项已发表的研究声称，躺在磁共振机器里执行某些心理任务时，可以通过磁共振扫描大脑图像来预测一个人的思维和感觉。

然而，在这一领域做了大量科研工作的一些研究人员进行的一项最新分析发现，当把结论推广到任意个体的大脑时，这些测量值非常值得怀疑。

杜克大学心理学和神经科学教授艾哈迈德·哈里里（Ahmad Hariri）表示，对于在一组人中查找与给定任务相关的大脑结构，通过功能磁共振方法（fMRI）观察仍然非常有用。

哈里里教授说：“扫描50个人将准确地揭示出在进行一项心理任务（例如数数或名字记忆）时大脑的哪些部位平均更活跃。”  功能磁共振通过测量脑血流间接地反映大脑的活动。它表明，大脑中血液供给丰富的区域，很可能是该区域的神经元在进行脑力劳动时更加活跃。

问题在于，对于任意给定的同一个人两次测量的脑活动水平可能不同，并且每次测得的结果都会变化。这样的结果无法应用于预测任意个体未来的心理健康或行为。

哈里里教授和他的同事基于功能磁共振数据重新测评了56篇已发表的论文，以评估其在90项实验中的可靠性。哈里里教授说，研究人员们认识到“第一次扫描与第二次扫描之间的相关性并不好，很差。”

他们还再次测评了来自人类连接组计划项目的大脑磁共振数据（哈里里称其为“目前我们领域的圣经”），并查看了45个人的测试/重新测试结果。对于七项大脑功能指标中的六项，与同一个人相隔约四个月进行的测试得到的结果之间的相关性很弱。研究的第七项指标，即语言处理，只是较好的相关，并不显著。

最后，他们研究了通过新西兰但尼丁多学科健康与发展研究收集的数据，其中有20个人接受了两次基于任务的功能磁共振成像，相隔两三个月。同样，他们发现一个人第一次测试和再次测试之间的相关性很差。

最重要的是，当前形式的基于任务的功能磁共振成像无法告诉您从一次测试到下一次测试，一个人的大脑激活的样子。这项新的分析6月3日发表在《心理学》杂志上。

“这对我的工作比对其他任何人的都更重要！” 哈里里教授说，他的声音越来越高。“这是我的错。我打算牺牲自己。如果我们无法解决这一关键局限性，则功能磁共振的整个分支机构可能会灭绝。”

哈里里教授一直在使用1,300名杜克大学本科生的功能磁共振数据做为长期研究的一部分。通过将脑部扫描，基因测试和心理评估相结合，哈里里教授正在寻找人们处理思想和情感方式上个体差异的生物标志物。例如，为什么一个人远离创伤事件会得创伤后应激障碍症或抑郁症，而另一个人则没有。

“我们无法继续进行同样的“热点”研究。”哈里里教授说，“我们可以再次扫描相同的1300个本科生，但是同一个人看不到同样的模式。”

使用现有技术来解决可靠性问题的一种可能解决方案是在磁共振扫描仪中收集一个整小时或更长时间的数据，而不仅仅是五分钟。哈里里教授还说，另一种策略是以可靠地测量大脑活动中的个体差异为明确目标，从头开始开发新的任务。与此同时，哈里里教授和他的团队将研究重点转移到了高度可靠的脑部结构磁共振的测量上。

斯坦福大学心理学教授拉塞尔·博尔德拉克（Russell Poldrack）说：“这似乎并不是我们不知道这些可靠性问题，只是本文将这些问题更加尖锐地整合到了一起。”他有15年前发表的功能磁共振文章在重新分析的那些文章之中。

波尔德拉克教授说：“这是一个很好的警钟，哈里里教授指出这一问题，这是他正直的标志。”波尔德拉克教授没有参加荟萃分析，但他说他怀疑功能磁共振的可靠性已有很多年了。

波尔德拉克教授预测，脑连接成像——看大脑的各个区域如何连接起来完成一项任务，而不仅仅是看哪些脑区活跃，将成为进一步研究的方向。哈里里教授也认为，识别全脑的活动而不是一两个区域的活动可能提高可靠性。

与此同时，哈里里教授和波尔德拉克教授都表示，科学工具的戏剧性揭穿背后的社会学将会很有趣。

“您可以做三件事，”波尔德拉克说，“您可以站起来并退出，可以将自己的头埋在沙子里（就像什么都没变一样行事），也可以深挖并尝试解决问题。” 

小编的话：

研究数据的可重复性越来越被重视，本文作者勇于站出质疑自己早期的文章，是非常难得的。科学发展的过程中需要这样的科学家，我们要向他学习。

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此前，在可重复性测试中，来自全球的多个神经影像专家团队被要求独立分析和解释相同的功能磁共振成像数据集。测试结果于2020年5月20日发表在《Nature》，表明每个团队得出的结论都有所不同。Nature里程碑研究：神经影像数据分析的可重复性问题。清楚地表明了许多科学家的疑虑：神经影像分析得出的结论极易受到调查人员在如何分析数据方面所做的选择的影响。

参考文献：“What is the Test-Retest Reliability of Common Task-fMRI Measure? New Empirical Evidence and a Meta-Analysis,” Maxwell L. Elliott, Annchen R. Knodt, David Ireland, Meriwether L. Morris, Richie Poulton, Sandhya Ramrakha, Maria L. Sison, Terrie E. Moffitt, Avshalom Caspi, Ahmad R. Hariri. Psychological Science, June 3, 2020. DOI: 10.1177/0956797620916786

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编译作者：丁丁（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）