過去15年的大腦研究可能全是錯的！

知識 07-22

新研究表明，我們功能性磁共振成像技術（fMRI）的演算法可能不對——研究人員在fMRI專用軟體中發現一個演算法錯誤，這個錯誤可能導致過去15年中關於人類大腦活動的研究變成一紙空文。

過去15年的大腦研究可能全是錯的！

目前，研究大腦活動的最佳方式是功能性磁共振成像技術（fMRI）。fMRI是如此好用，以至於我們對其相當依賴——當然，只要fMRI準確又可靠，這也不是什麼壞事。fMRI用於觀察人們運動、遊戲、戀愛以及用藥時大腦的變化，一旦其出現問題，多年來的科研成果都會受到質疑。為了測試fMRI的功能，來自瑞典林雪平大學的研究人員進行了一場規模史無前例的試驗，然而試驗結果並不樂觀。

研究人員寫到：「儘管將fMRI作為研究腦功能的手段十分普遍，但是其用到的統計學方法幾乎從用真實的數據驗證過。」

由安德斯·倫德帶領的研究隊採集了資料庫中499名來自世界各地健康的人處於靜息狀態時fMRI的檢查結果，並將其分成20組，之後他們將各組互相比較，得到了驚人的三百萬個隨機對照。他們用這些配對來測試最著名的三個分析fMRI的軟體——SPM，FSL和AFNI。

研究隊伍期待看到軟體之間的差異（約5%），然而實驗結果令他們大吃一驚：軟體的假陽性率達到了70%。這意味著軟體有時會錯得離譜，就算大腦處於靜止狀態時也會顯示有活動——也就是說，顯示出來的活動是軟體演算法的產物，而不是被研究的大腦真的處於活躍狀態。

「這一研究結果導致40000個fMRI研究的結果受到質疑，也可能會對神經成像結果的解釋造成巨大衝擊。」

他們確認其中的一項錯誤在15年前就已經在系統中了，2015年5月研究隊伍已經開始撰寫論文時，這一錯誤才得以改正，但是該研究依舊令那些前期基於fMRI的研究受到質疑。

那麼，這一研究方法到底有什麼錯誤呢？fMRI的工作基於一個巨大的磁場，磁場在穿過人體時會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域活動的增加或減少，軟體也是根據這一原理進行解析的。但問題在於，觀察數據時，科學家看到的不是真正的大腦——他們看到的大腦的圖像由無數的「立體像素」組成，之後通過軟體編譯出來，理查德·查溫這樣對登記簿網說道。

「與人類不同，在掃描立體像素時，軟體尋找的是集束，」Chirgwin說，「如果有人說『科學家知道接下來會動一動胳膊：圖像就是證據』時，他們其實是在對統計學軟體告訴他們的信息進行解析。」

由於fMRI使用價格較高，研究使用的樣本量通常較小，也只有極少（如果有的話）的研究會進行驗證性試驗以確認結果。目前，可用於驗證的手段也十分有限。

fMRI自90年代初投入使用後，在確認試驗結果時，神經科學和心理學家就面對著巨大的挑戰。但是Eklund相信隨著fMRI的檢查結果可以在網上自由獲取，以及確認方法的不斷發展，確認性試驗會越來越多，人們也會及早發現軟體中的錯誤。

「過去用一台電腦分析結果可能會需要10到15年的時間，」倫德說，「如今，由於顯卡的使用，分析所需的時間從10年降到20天。」

那麼40000篇可能有問題的論文怎麼辦？我們能做的只有重複試驗，看看哪些是對的哪些是錯的。

蝌蚪君編譯自zmescience，譯者噹噹，轉載須授權