脑科学麻烦了:fMRI分析爆重大缺陷

医疗健康 来源:环球科学
2016
07/15
10:34
环球科学 医疗健康

瑞典科学家下载了大量脑科学的功能性磁共振成像数据进行分析后发现:fMRI软件在判断脑活动时会出现极高概率的假阳性。

毫不夸张地说,功能性磁共振成像(fMRI)给神经科学领域带来了翻天覆地的变化。当不同脑区的活跃程度发生变化,血流量也会相应改变,神经科学家用核磁共振仪搜集各个脑区血流量变化情况。利用这个技术他们可以非侵入性地找出负责处理不同任务(比如玩经济学博弈游戏,或是阅读文字)的脑区。

不过这种研究方法和使用者都受到了不少批评。有人担心,这个技术夸大了我们阅读人类心智的能力。有一些人则指出,对于 fMRI 数据的不当分析可能会产生误导的结论,比如一项研究关于死亡鲑鱼的研究。

虽然上述问题常由拙劣的统计方法造成,但是一项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究(Eklund, Anders, Thomas E. Nichols, and Hans Knutsson. “Cluster failure: Why fMRI inferences for spatial extent have inflated false-positive rates.”Proceedings of the National Academy of Sciences(2016): 201602413. 论文基本信息见文章末尾)指出,问题要严重得多。fMRI 分析中涉及到的一些基本算法会产生假阳性“信号”,并且频率高到令人担忧。

fMRI 背后的原理很简单:神经活动需要消耗能量,消耗掉的能量需要补充。这意味着新近活跃的脑区的血流量会增加。高分辨率的 MRI 可以得到这种血流量数据,研究人员借此识别执行某项任务时被激活的脑结构。

然而,这种理论在实际中的应用相当复杂。成像过程将大脑分割成被称为体素的细小三维单位,然后分别记录在每个体素中的活跃度。

由于体素非常之小,软件必须对整体进行检查,找寻“聚群”(clustering)——一群行为相似的相邻体素。死鲑鱼研究的显着性结果是因为该软件默认配置成无法处理目前 MRI 仪扫描输出的巨量体素值。也就是说即使在 95% 的置信水平上,假阳性也不可避免。

这项新研究的作者是一队瑞典研究者。他们提出该软件还存在其他问题。他们利用了最近兴起的公开数据的潮流,下载了几百个其他研究中的 fMRI 扫描数据,然后自己进行的分析。

他们主要关注静息态的大脑,这在对特定脑活动进行的研究中常作为比照的控制组。静息态数据中,一些受试者可能显示出特定脑活动,比如移动腿部或是思考晚餐;但是总体而言,接受扫描的人脑中不应出现一致性的、系统性的信号。

研究作者一开始收集了大量原本作为控制组的数据,然后从中随机选取了一些作为控制组,另一些作为“实验”样本。然后他们将这个过程重复了几千次,把数据输入 3 个软件包中的一个进行分析。他们微调了参数,来看参数如何对结果产生的影响。

研究结果对于使用 fMRI 的人来说并不是什么好消息。“简而言之,”作者们总结道,“我们发现所有 3 个软件包用体素得出的推论都很保守,而用聚群分析却得出了无效的推断。”

换句话说,软件在判断某个体素是否显示出脑活动时非常谨慎,而聚群识别的算法却常常把一个没有进行脑活动的区域识别为表现出了脑活动。这有多频繁呢?根据算法和使用的参数的不同,可得到高达 70%的假阳性。

雪上加霜的是,测试过程显示了一个潜伏了15年的编码漏洞。填补这个漏洞后假阳性减少了超过10%。虽然这个漏洞被修复了,但是却有那么多发表出来的论文是用出错的版本分析的,真是太悲剧了。

研究人员还发现,一些脑区更可能出现假阳性的问题是因为算法对大脑的形态存在一定假设。

事实真的这么糟糕吗?作者们认为的确如此。“我们的研究质疑了无数基于参数智能聚群推断的已发表的 fMRI 研究的有效性。”虽然不清楚到底有多少论文涉及这个问题,但是用 fMRI 做的研究中可能有很一大部分牵涉其中,估计涉及4万名作者。

作者们还注意到,目前的公开数据行动让任何人都可以容易地追溯研究,并以新的思路更小心地重新分析原始研究的数据。但是大多数已发表论文的数据还未公开,所以现在并没有很多的事情可做,除了在以后的研究中更加小心。

来源:环球科学

为你推荐

诺和诺德:司美格鲁肽“保护期”将持续至2027年4月资讯

诺和诺德:司美格鲁肽“保护期”将持续至2027年4月

近日,诺和诺德全球总裁兼首席执行官杜麦克(Mike Doustdar)首度明确表态:司美格鲁肽在中国的监管数据保护将持续至2027年第二季度,届时仿制药才能开始合法进入市场。

2026-06-21 13:42

取保候审,博瑞医药实控人涉嫌操纵证券市场案资讯

取保候审,博瑞医药实控人涉嫌操纵证券市场案

6月18日晚间,博瑞医药发布公告,公司于2026年6月18日收到公司实际控制人袁建栋先生通知,因涉嫌操纵证券市场案,根据《中华人民共和国刑事诉讼法》相关规定,苏州市公安局对袁...

2026-06-21 13:05

《中国阻塞性睡眠呼吸暂停公众认知调研报告》发布资讯

《中国阻塞性睡眠呼吸暂停公众认知调研报告》发布

OSA认知与诊疗缺口待补,专家呼吁推动早筛早诊

2026-06-21 11:28

第四批全国中成药集采与第二批接续采购中选结果资讯

第四批全国中成药集采与第二批接续采购中选结果

近日,全国中成药联合采购办公室正式发布《关于公布全国中成药采购联盟集中采购中选结果的通知》,备受业界关注的第四批全国中成药集中带量采购及第二批接续采购中选结果尘埃落定。

2026-06-20 21:08

科创板支持脑机接口、基因工程相关创新企业上市,已有企业申报资讯

科创板支持脑机接口、基因工程相关创新企业上市,已有企业申报

近日,上交所发布《上海证券交易所科创板企业发行上市申报及推荐暂行规定(征求意见稿)》,对外公开征求意见。

2026-06-19 22:12

又是一个父亲节,关注和做好前列腺癌早期筛查资讯

又是一个父亲节,关注和做好前列腺癌早期筛查

前列腺癌被称为中老年男性的隐形杀手——隐形在于早期几乎没有症状,杀手则在于部分恶性程度高的前列腺癌进展迅速,一旦发生转移,预后显著变差。

2026-06-19 14:59

低活跃预测不等于低风险,台风、飓风、强降雨和洪涝企业应做好哪些应对?资讯

低活跃预测不等于低风险,台风、飓风、强降雨和洪涝企业应做好哪些应对?

随着北半球夏季极端天气高发期到来,台风、飓风、强降雨和洪涝等风暴相关风险进入重点关注阶段。世界领先的健康和安全风险服务企业国际SOS提醒在全球运营的企业:风暴季准备的关...

2026-06-18 21:41

药石科技发布“绿色智能化学引擎”战略,强化下一代疗法CRDMO平台能力资讯

药石科技发布“绿色智能化学引擎”战略,强化下一代疗法CRDMO平台能力

CPHI China 2026期间,南京药石科技股份有限公司(股票代码:300725 SZ,以下简称“药石科技”)在上海举行集团战略发布会

2026-06-18 13:49

第二批全国中药饮片集采中选结果公示资讯

第二批全国中药饮片集采中选结果公示

6月16日,全国中药饮片联盟集中采购拟中选结果正式公布,根据公示结果信息,共有21465条拟中选信息,公示期至6月22日。

2026-06-18 10:42

因美纳在华推出移动式生信分析解决方案,推进蛋白质组学生态合作资讯

因美纳在华推出移动式生信分析解决方案,推进蛋白质组学生态合作

近日,因美纳正式推出“因美纳生信移动宝”,该生信分析解决方案采用移动式部署模式,旨在将DRAGEN™驱动的高性能算力直接送达科研与临床研究一线。同期,因美纳进一步强化其在...

2026-06-18 09:55

治疗早泄药物国内获批资讯

治疗早泄药物国内获批

6月15日,国家药监局药品批准证明文件送达信息显示,Plethora Solutions 和复星医药(600196 SH;02196 HK)联合申报的 5 1 类药物利多卡因丙胺卡因气雾剂获批上市,此为...

2026-06-17 21:36

新诺威名称变更为石药创新资讯

新诺威名称变更为石药创新

6月16日晚间,新诺威发布公告称,公司证券简称由新诺威变更为石药创新,证券代码“300765”保持不变,变更日期为2026年6月17日。

2026-06-17 09:13

第四届诺华中国患者日举办,照亮更有温度的患者支持生态资讯

第四届诺华中国患者日举办,照亮更有温度的患者支持生态

6月16日,第四届诺华中国患者日在上海成功举办。

2026-06-16 19:03

第106批仿制药参比制剂目录资讯

第106批仿制药参比制剂目录

经国家药品监督管理局仿制药质量和疗效一致性评价专家委员会审核确定,现发布仿制药参比制剂目录(第一百零六批)。

2026-06-16 16:18

武田制药公布Oveporexton新关键性研究数据资讯

武田制药公布Oveporexton新关键性研究数据

在第40届美国联合专业睡眠学会年会(SLEEP 2026)上公布的3期研究次要及探索性终点结果进一步显示,Oveporexton在广泛的日间及夜间症状方面带来改善

2026-06-16 12:58

兆科眼科硫酸阿托品滴眼液澳洲上市注册申请获受理资讯

兆科眼科硫酸阿托品滴眼液澳洲上市注册申请获受理

6月15日,兆科眼科发布公告称,公司就其用于减慢儿童近视加深疗法的硫酸阿托品滴眼液(0 02%剂量,产品代码:NVK002)提出的注册申请已获澳洲Therapeutic Goods Administrati...

2026-06-16 10:53

和铂医药和百图生科宣布联合成立AI医药公司资讯

和铂医药和百图生科宣布联合成立AI医药公司

6月15日,和铂医药和百图生科联合宣布,双方将建立全面战略合作伙伴关系,联合创立一家面向全球市场的新型AI管线研发公司MegaStream Techbio。

2026-06-16 10:25

陪审团认定安进故意侵权,和铂医药最高可获6060万美元赔偿资讯

陪审团认定安进故意侵权,和铂医药最高可获6060万美元赔偿

今日,和铂医药(02142 HK)发布公告,美国特拉华州联邦地区法院的陪审团就和铂医药针对安进公司(Amgen Inc )及其子公司Teneobio, Inc (以下合称“安进”)提起的专利侵...

2026-06-15 21:28

应对超重肥胖严峻挑战,辉瑞新一代GLP-1埃诺格鲁肽头对头研究验证临床优势资讯

应对超重肥胖严峻挑战,辉瑞新一代GLP-1埃诺格鲁肽头对头研究验证临床优势

超重与肥胖已是全球不可忽视的公共卫生挑战。

2026-06-15 19:58

年内创新药上市企业最大回购计划资讯

年内创新药上市企业最大回购计划

港股上述企业,中国生物制药(正大天晴为其旗下公司)今日发布公告,2026年6月12日,公司董事会决议通过一项股份购买计划,将视市场情况于未来12个月以不超过20亿港元总价在公开...

2026-06-15 15:56