作者arrr (啊啊啊啊)
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标题[新知] 统计程式出bug,15年来的大脑研究作废?
时间Tue Jul 12 12:08:15 2016
原文网址:goo.gl/QnDw6z
功能性磁振造影(fMRI,functional magnetic resonance imaging)
是一种神经影像学方法,其原理是利用磁力共振造影来测量神经元活动所引发的脑部血液
流动的细微变化。fMRI 得到的扫描数据会被输入统计软件中进行分析,
以获知大脑不同区域的功能定位。
由於这种方法具有非侵入性、无辐射暴露问题等优点,
它从1990年代初开始就在脑部功能定位研究领域被广泛应用。
比如,科学家曾利用 fMRI 研究人类在思考某一具体名词,或接到某一指令时,
大脑在哪些区域产生相应的活动,以揭示外部信息影响人脑工作的机制。
但最近来自瑞典和英国的研究人员近期在《美国国家科学院院刊》(PNAS)
上发表论文指,被广泛应用 fMRI 数据处理的常用软件包存在漏洞,
导致过去15年间全球关於人脑活动的4万篇研究论文的可靠性受到质疑。
尽管 fMRI 已经有25年的历史了,但令人惊讶的是,
这种技术的最常见统计方法均未经过真实数据的验证。
对 fMRI 软件包提出质疑的论文
在过往的研究中,科学家们首先会用 fMRI 将被测试的大脑「划分」为密集的被称为
「三维像素」(Voxel)的小单元,这些像素能够表徵大脑活性。
然後,研究人员需要用统计软件对这些像素进行分类,
寻找具有相似活性的「集群」(Cluster),并藉此计算出大脑活动的区域位置。
这篇提出质疑的论文使用了来自全球499名健康人类的静息态
(Resting-state,即大脑非任务状态)fMRI 脑部扫描数据,
并将其分为20组,然後随机将某两组分别指定为「实验组」和「对照组」进行软件测试。
随後,这些数据被数千次地分配到最常用的 fMRI 统计软件包 SPM、FSL 和 AFNI
中的一个进行分析。
但测试数据被分析出来是「假阳性」(False-positive)的误报率高达70%,
而研究团队事先预估只有5%的平均误报率。
这一大大超出常理的误报率直指 fMRI 软件包存在的重大漏洞。
论文第一作者、瑞典林雪坪大学(Linköping University)学者 Anders Eklund 称,
其中一个漏洞在去年5月时被修正,但已经存在了15年之久,
这是因为科学家目前还没有可靠的办法对 fMRI 的分析结果进行实际验证。
Eklund 及其研究团队在注意到这个漏洞後,便开始了这项针对软件包可靠性的研究。
他们近期发表的成果意味着,科学家在过去十几年间所做的关於人类恋爱、运动、游戏
甚至吸毒时脑部变化的研究结果,可能都是存在问题的。
但这一研究成果也受到不少神经学家的质疑,他们认为这过分夸大了漏洞的实际影响。
和 Anders Eklund 共同撰写这篇论文的 Thomas Nichols 上周就发表网志,
将受影响的论文篇数下修到3500篇,他同时还指出,这3500篇论文也不见得全错,
也要视乎每个实验测量阈值的大小。
补充:
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fMRI
功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging)
是一种新兴的神经影像学方式,其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发
之血液动力的改变。由於 fMRI 的非侵入性、没有辐射暴露问题与其较为广泛的应用,
从1990年代开始就在脑部功能定位领域占有一席之地。
目前主要是运用在研究人及动物的脑或脊髓。
血氧浓度相依对比(Blood oxygen-level dependent,BOLD)
首先由贝尔实验室小川诚二等人於1990年所提出,
小川博士与其同事很早就了解 BOLD 对於应用 fMRI 於脑部功能性造影的重要性,
但是第一个成功的 fMRI 研究则是由 John W. Belliveau
与其同事於1991年透过静脉内造影剂(Gadolinium,Gd,钆)所提出。
接着由邝健民等人於1992年发表在人身上的应用。
同年,小川博士於4月底提出了他的结果且於7月发表於 PNAS。
在接下来的几年,小川博士发表了 BOLD 的生物物理学模型於生物物理学期刊。
Bandettini 博士也於1993年发表论文示范功能性活化地图的量化测量。
(资料来自维基百科)
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满好奇版上大家对於这篇文章的想法的,
话说Eklund的实验方法不可思议的简单XD
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4F:推 predia: 感觉算满大条的事耶,还好我是做eeg(误 07/14 05:09
5F:推 itrs821: 一直很想知道MRI是否可以看到皮层等级的活动 07/15 13:44