新研究表明，我們功能性磁共振成像技術(shù)(fMRI)的算法可能不對(duì)——研究人員在fMRI專(zhuān)用軟件中發(fā)現(xiàn)一個(gè)算法錯(cuò)誤，這個(gè)錯(cuò)誤可能導(dǎo)致過(guò)去15年中關(guān)于人類(lèi)大腦活動(dòng)的研究變成一紙空文。
目前，研究大腦活動(dòng)的最佳方式是功能性磁共振成像技術(shù)(fMRI)。fMRI是如此好用，以至于我們對(duì)其相當(dāng)依賴——當(dāng)然，只要fMRI準(zhǔn)確又可靠，這也不是什么壞事。fMRI用于觀察人們運(yùn)動(dòng)、游戲、戀愛(ài)以及用藥時(shí)大腦的變化，一旦其出現(xiàn)問(wèn)題，多年來(lái)的科研成果都會(huì)受到質(zhì)疑。為了測(cè)試fMRI的功能，來(lái)自瑞典林雪平大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一場(chǎng)規(guī)模史無(wú)前例的試驗(yàn)，然而試驗(yàn)結(jié)果并不樂(lè)觀。
研究人員寫(xiě)到：“盡管將fMRI作為研究腦功能的手段十分普遍，但是其用到的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法幾乎從用真實(shí)的數(shù)據(jù)驗(yàn)證過(guò)。”
由安德斯·倫德帶領(lǐng)的研究隊(duì)采集了數(shù)據(jù)庫(kù)中499名來(lái)自世界各地健康的人處于靜息狀態(tài)時(shí)fMRI的檢查結(jié)果，并將其分成20組，之后他們將各組互相比較，得到了驚人的三百萬(wàn)個(gè)隨機(jī)對(duì)照。他們用這些配對(duì)來(lái)測(cè)試最著名的三個(gè)分析fMRI的軟件——SPM，F(xiàn)SL和AFNI。
研究隊(duì)伍期待看到軟件之間的差異(約5%)，然而實(shí)驗(yàn)結(jié)果令他們大吃一驚：軟件的假陽(yáng)性率達(dá)到了70%。這意味著軟件有時(shí)會(huì)錯(cuò)得離譜，就算大腦處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)也會(huì)顯示有活動(dòng)——也就是說(shuō)，顯示出來(lái)的活動(dòng)是軟件算法的產(chǎn)物，而不是被研究的大腦真的處于活躍狀態(tài)。
“這一研究結(jié)果導(dǎo)致40000個(gè)fMRI研究的結(jié)果受到質(zhì)疑，也可能會(huì)對(duì)神經(jīng)成像結(jié)果的解釋造成巨大沖擊。”
他們確認(rèn)其中的一項(xiàng)錯(cuò)誤在15年前就已經(jīng)在系統(tǒng)中了，2015年5月研究隊(duì)伍已經(jīng)開(kāi)始撰寫(xiě)論文時(shí)，這一錯(cuò)誤才得以改正，但是該研究依舊令那些前期基于fMRI的研究受到質(zhì)疑。
那么，這一研究方法到底有什么錯(cuò)誤呢？fMRI的工作基于一個(gè)巨大的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)在穿過(guò)人體時(shí)會(huì)捕捉到大腦局部血流的變化，這些微小的變化代表大腦特定區(qū)域活動(dòng)的增加或減少，軟件也是根據(jù)這一原理進(jìn)行解析的。但問(wèn)題在于，觀察數(shù)據(jù)時(shí)，科學(xué)家看到的不是真正的大腦——他們看到的大腦的圖像由無(wú)數(shù)的“立體像素”組成，之后通過(guò)軟件編譯出來(lái)，理查德·查溫這樣對(duì)登記簿網(wǎng)說(shuō)道。
“與人類(lèi)不同，在掃描立體像素時(shí)，軟件尋找的是集束，”Chirgwin說(shuō)，“如果有人說(shuō)‘科學(xué)家知道接下來(lái)會(huì)動(dòng)一動(dòng)胳膊：圖像就是證據(jù)’時(shí)，他們其實(shí)是在對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件告訴他們的信息進(jìn)行解析。”
由于fMRI使用價(jià)格較高，研究使用的樣本量通常較小，也只有極少(如果有的話)的研究會(huì)進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)以確認(rèn)結(jié)果。目前，可用于驗(yàn)證的手段也十分有限。
fMRI自90年代初投入使用后，在確認(rèn)試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，神經(jīng)科學(xué)和心理學(xué)家就面對(duì)著巨大的挑戰(zhàn)。但是Eklund相信隨著fMRI的檢查結(jié)果可以在網(wǎng)上自由獲取，以及確認(rèn)方法的不斷發(fā)展，確認(rèn)性試驗(yàn)會(huì)越來(lái)越多，人們也會(huì)及早發(fā)現(xiàn)軟件中的錯(cuò)誤。
“過(guò)去用一臺(tái)電腦分析結(jié)果可能會(huì)需要10到15年的時(shí)間，”倫德說(shuō)，“如今，由于顯卡的使用，分析所需的時(shí)間從10年降到20天。”
那么40000篇可能有問(wèn)題的論文怎么辦？我們能做的只有重復(fù)試驗(yàn)，看看哪些是對(duì)的哪些是錯(cuò)的。
來(lái)源：蝌蚪五線譜
