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小友（微信号：yosumn）说：我们的眼睛，能看到人们展示出来的一举一动，而 fMRI 则能看到我们大脑的“一举一动”。那么， fMRI 能帮助我们判断大脑的每个活动指代着什么行为吗？这篇文章文刚开始会有些难消化，但慢慢看下去，你会觉得受益匪浅的！ 如果你紧跟神经科学世界的步伐，你会发现这个领域有些不对劲。 六月，一份国家科学研究院进展（PNAS）报告声称有将近 4 万份使用fMRI研究方法的论文其实有统计学上的错误，因此他们的结果其实是假阳性（错误地拒绝了原假设）。 比较夸张的媒体标题党们，开始这么说：
哭都没眼泪啊 图：www.duitang.com 但这些研究本身不一定错，其实真实发生的事，只是脑研究常用的统计软件错误解读了脑成像图片里亮起的区域。PNAS 的人意识到其实说 4 万有点太多了，真实数据可能就 3500 份。不过这些结论仍然挑战了 fMRI 的效度，并且过去这些年对 fMRI 研究效度的怀疑本来一直在增长，比如研究者们发现死掉的三文鱼仍然有脑活动。 所以问题来了，fMRI 是不是一个不能被信任的错误方法呢？ “但是怪工具不公平，就好像你指错了一个行星，然后跑去怪望远镜一样，望远镜没错啊！” 图：www.duitang.com 认为“我们不能去怪工具”的麻省理工研究者 Rebecca Saxe 说，她从 fMRI 出现之始就开始使用这个工具。她认为问题不是工具本身，而是有时候人们会用 fMRI 的数据自我欺骗（为了得到显著结果）。 有fMRI适合研究的问题，也有不适合的研究问题。所以使用 fMRI 也有恰当的方式和不恰当的方式。于是我询问了一些这个领域的专家，到底我们需要注意到 fMRI 的哪些特征和短处，大致有这些方面： 1. fMRI 测量的是血流量，而不能直接测量神经活动 fMRI第一次出现在 1990 年代，那是具有划时代意义的事件，因为在它之前科学家们如果想要研究脑的功能，可选择的研究方法非常有限。他们要不苦等病例自然发生（比如有某种脑损伤的病人出现，再去测试病人的各项认知或者心理特征），要不就只能给被试注射放射性染料，然后用X光扫描。 脑子都损伤了才来关怀我 图：search.10jqka.com.cn fMRI的到来使得科学家可以研究健康人的大脑，而且不用过度担心研究给被试带来的副作用。神经科学研究在过去的 20 年有了爆炸式的增长，运用 fMRI 的发表文章有 4 万篇。终于，科学家们觉得他们也许能够探寻大脑里自闭症的原因了。 fMRI能够实现这些依靠的是磁铁和核磁共振成像（MRI），这种机器扫描人的头部，能够提取到脑内细微的含氧血出现的变化。而当某个脑区被激活的时候，它会需要更多氧气。fMRI 会追踪含氧血的运动轨迹，最后打印出扫描结果的时候，这些含氧血区域就会被“点亮”。科学家们甚至可以看到比立方毫米还要小的精细区域。这种血的流动被认为是某个脑区正在活动的标志。 2. fMRI研究出错不仅是因为工具本身的缺陷，而是科学本身就有瑕疵 有了 fMRI，科学家们开始尝试确定脑的全景和各部分作用。比如确认在大脑里有哪个具体区域是用来理解人脸的，比如手指的摆动是怎么由接近耳垂附近大脑的一个细小区域决定的。尽管 fMRI 研究还没能解释例如自闭症或者精神分裂之类心理障碍的机制。 但是伴随着这些成功的研究，有很多人开始担心实验室在不恰当地使用工具，而且产生了很多假阳性的结果。 六月的 PNAS 论文只是怀疑fMRI研究效度的最近一个而已，以前有两个非常有名的研究都有此功效：
斯坦福可重复验证神经科学中心的研究者 Russel Poldrack 解释说“研究者们通常会说，‘我们发现大脑某些区域的激活和人格某方面有关’，然后他们会集中在那个区域找到极高的相关性。 这种方法有问题，PNAS 的论文结论说，很可能有很多这类已经发表的相关性根本就是假象。虽然大部分 fMRI 研究的缺陷问题都得到了注意，并且领域内有自己的修正方法，但是问题仍然存在。 那怎么办呢？ 图：www.duitang.com 心理学和社会科学领域有一个更大的问题是：研究者们意识到他们某些极富盛名的研究其实在更严格的方法中很难被重复验证。 并且，有一种发表性偏差——期刊一般只发表有正向结论的文章。这就出现了抽屉效应，由于那些没能得到相关结论的文章没有发表出来，所以发表的文章描绘的故事过于乐观；更何况，还有 P 值的误用。 这些问题使得科学家的研究更加不容易。他们很想更进一步研究新的问题，但是也会担心他们提出新问题所基于的已有研究是不是需要重复检验。 在神经科学领域，这些心理学和社会科学研究的问题可能造成更加严重的后果。因为： fMRI很贵！fMRI很贵！fMRI很贵！ 一次启动就要花费几百块，研究者们才不想花了 2 万美金最后什么结果都没有呢！而且这种高昂的成本会使得科学家们不愿意重复验证已有研究，也不愿意做大样本的研究。 图：www.duitang.com 3. fMRI可以给出大范围的大脑活动情况，但是在具体细节方面并不擅长 我们知道fMRI衡量的是血流而不是直接衡量神经活动，而且建立在血流跟神经活动相关的假设之上（尽管这已经被其他研究证明）。血流在脑区的改变在立方毫米的范围都可见。但是其实，这仍然很粗糙。因为就算是一个最小的可看见的单位仍然包含了数以万计的神经元细胞。 猫的脑皮层神经细胞. BSIP/UIG “对此做个比方，就好像你坐在飞机上看到一个城市的灯光，你可能可以通过灯光判断出哪一块是居民区，但你没办法知道每个人在家里做什么，也很难知道家里的人是怎么跟城市中心有互动。” 德克萨斯奥斯汀大学神经科学研究方法部门的 Tal Yarkoni 教授如是说。 fMRI 就是这样，你可以知道大范围的脑区是怎么样的，但是如果你想确切知道这些脑区里的神经元在做什么就非常困难了。 4. 研究的结论可能是对的，但是对于结论的解释可能差之千里 fMRI令人沮丧的地方在于我们很难去解释那些亮起来的地方意味着什么。 Poldrack 教授说：“有一阵，人们只要看见前扣带回激活就会说，这个人一定正在纠结什么！但是我们后来发现，其实几乎三分之一的论文里前扣带回都激活了。所以这个区域的激活基本什么也不意味着……” 咦怎么都激活了 图：diyitui.com 看到一个大脑某个区域激活然后编个关于这一激活区域的故事太简单了。比如 2007年，一群科学家把 20 个选民集中起来用 fMRI 研究，询问一些关于政治人物的问题： 当看希拉里克林顿的照片时，这些选民的前扣带回都有很高的神经活动。前扣带回一般认为是大脑的情感中枢，当一个人经历二选一情景的时候会被激活。这种激活模式看起来好像选民们都在为要不要选希拉里做思想斗争…… 选民们的前扣带回亮了么？ 亮了。 这意味着他们正在纠结要不要选希拉里么？ 真不一定。 Yarkoni 教授说：“其实我们不大可能找到某个脑区跟某个行为不相关的情况。随便选一个脑区，再随便选一个行为，它俩的相关性都不会是零。因为在那个脑区里有上亿个神经元细胞，在这个脑区里一定可以找到激活路径跟这个行为有关。” 国家心理健康协会fMRI研究部的主管 Peter Bandettini 说，想要通过一部分脑区的活动去推测被试正在想什么或者偏好什么其实极其困难。 为什么这么难 图：m.people.cn 还有另外一个更近的例子： 你可能见过这样一个标题“狗能够理解人类语言里的单词和语调”。这个故事基于科学杂志上发表的研究。该文章的研究结论是 fMRI 扫描下发现赞赏词汇会激活狗左半脑更多的神经活动。这个结果在许多杂志上被解释成狗能够理解单词，因为人在理解的词汇时有相似的脑区激活模式。 但是你想，本来我们就很难从人类的 fMRI 数据中推断结论，从狗的 fMRI 数据中推出结论就走得太远了。
你们以为从我着手就很好研究咩 图：www.woxihuan.com 一个没有参与到这项研究的神经科学家 Gregory Berns 表示，“他们真正证明的是在听觉信息加工的时候，左半球比右半球更加活跃，这跟他们宣称的语义加工离得很远。” (不过这篇文章作者之一的 Attila Andics 在邮件里不同意上述评价。他说：“左半球是对有语义信息的声音更加活跃，而不是对一些没有意义的声音顺序有反应，所以这确实可以说明语义加工跟左半球有关系。”不过 Attlia 也同意许多写这篇研究的报导过于夸张，因为“我们没有宣称狗理解什么人类语言内容。”) 如果这个标题有点太不可信，那么很可能这个编辑记者从论文结论里脑补太多东西了。 5. fMRI 并不擅长建立脑部活动的顺序 大脑内部的结构错综复杂地交织在一起。它所有的功能都需要互相关联去完成思维活动。为了理解脑机制，我们需要理解一个脑区的激活怎么影响下一个脑区激活。 然而，fMRI 并不擅长于建立高精度的大脑活动时间序列。 脑区可以在毫秒内激活下一个脑区，而与此相关的血管和血液的运动却要花两秒。所以我们几乎不可能用 fMRI 来分别究竟哪一个先激活哪一个后激活。
我要慢慢运动 图：diyitui.com 6. 最后，进步会有的：研究者们一直在尝试新的方法来使用 fMRI 以前的 fMRI 研究范式比较简单。把被试送进机器，让他完成某个任务，然后看任务中哪个大脑区域激活了。这种研究的目的是想要知道某个任务相关的脑区和怎么相关的。但我们已经知道这种方式有缺陷，为了克服问题，研究者们采用了一种激进的方式：他们不再关心大脑激活具体的机制了。 fMRI 可以给出神经活动的模式。这些模式复杂到我们可能永远没法理解，但是机器也许可以。最近，有些研究就采用了以下的设计：把被试送进核磁共振机器，让被试完成某项任务，然后用机器学习软件让电脑去寻找脑区激活之间的模式与被试完成任务之间的关系。 科学家们实际上是在训练电脑去阅读人脑。也就是说，电脑可以通过看大脑的数据来猜被试在做什么。Yarkoni 说：“你可能完全不关心大脑本身，而只是把大脑看作一种预测某种结果的工具。” 这样做出预测能够让 fMRI 更加清晰。不管预测是对的还是错的，都可以判断，在解释结果时起码少了很多模棱两可。实际运用中，比如用电脑可以去看fMRI对应不同疼痛水平是什么样的，然后下一个人进来的时候，电脑可以更好预测她的感觉。 Bandettini 说：“fMRI 的下一阶段是数以万计个体的巨大数据库，这个数据库包括每个个体完整地行为测量和行为相关的fMRI数据，这样的话就可以在临床上运用这些数据。比如你可以把一个病人放进fMRI然后让电脑去看他的大脑的复杂模式是否说明有精神分裂症状。” 7. 也请记得：研究者们还有其他的工具研究大脑 fMRI 并不是唯一的工具。还有脑电图可以观察大脑在随着时间变化的广泛模式（比如睡眠阶段），脑磁图用磁铁来记录大脑的电流。还有一些像光遗传学的工具：可以用光来激活和研究神经通路（目前只用于实验室动物上）。 就像fMRI，每一个工具都有优点，也有科学家需要处理的缺陷。 毕竟永远不会有一个终极工具来研究大脑，除了它自己！ 所有我交谈过的科学家们都同意我们过去用fMRI发表了很多不是很站得住脚的成果，然而面对任何一个科学工具都有可能如此。好的方面是，研究者想要越来越好。 译者有话说：“知其然，知其所以然”果然很重要，作为吃瓜群众，每一个工具我都没见过，不过听起来就很有趣，也许能够有一天心理疾病的诊断不再是医生一家之言，诊断方式的客观性能够让我们明白心理疾病的问题。 虽然大脑还太神秘，但大脑控制下的情绪，我们却可以揭开它神秘的面纱了。你想来友心人情绪探索营了解一下吗？ （关注友心人，在菜单栏点击课程了解详情）
-end- 译者：熊熊 港中文毕业硕士一枚 心理学爱好者一枚 仅此而已 作者介绍: Brian Resnick：VOX topics科学记者 资料来源： Brian Resnick. (2016, Sep 9). There’s a lot of junk fMRI research out there. Here’s what top neuroscientists want you to know. Retrieved from http://www./2016/9/8/12189784/fmri-studies-explained 「一日一小变」 “放空大脑” 我们神秘的大脑 每天都在超负荷工作着 给它一点休息的机会吧！ 本文由友心人出品，转载前请联系邮箱media@yoxinli.com |
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