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脑神经科学研究软件有 bug,恐影响该领域 15 年来 4 万份研究结果?

发布于2019-11-02 08:53:09,脑神经科学研究软件有 bug,恐影响该领域 15 年来 4 万份研究结果?,Kotoo科技新闻网(http://www.kotoo.com)
 

脑神经科学研究软件有 bug,恐影响该领域 15 年来 4 万份研究结果?

脑神经科学研究告诉我们,运动、玩游戏、谈恋爱、药物成瘾等,都会影响不同区域的脑部活动,然而现有报告发现,过去 15 年常用于脑神经研究的“功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging,fMRI)”软件有 bug,导致研究数据的假阳性率高达 70%,也让 4 万份的研究结果可信度受到质疑。

▲ fMRI 普遍用于脑神经科学研究。(Source:By John Graner, Neuroimaging Department, National Intrepid Center of Excellence, Walter Reed National Military Medical Center, 8901 Wisconsin Avenue, Bethesda, MD 20889, USA. [Public domain], via Wikimedia Commons)

软件漏洞影响研究数据判读

常用于脑部研究的 fMRI,原理为透过“磁振造影”检测血液流动的改变,可分析受测者在执行特定活动时活化的脑部区域。例如,当特定脑部区域被使用,该区域的血流也会增加。而用来分析 fMRI 数据的软件,则是将大脑分为微小的立体像素,以这些立体像素群聚的位置,判断脑部特定区域的血流。

不过,根据瑞典 Linkping 大学和英国 Warwick 大学研究员在 PNAS 期刊发表的研究指出,软件漏洞会过度夸大立体像素群聚的现象,可能指向错误的研究结果。

他们从数据库捞出 449 名健康民众的 fMRI 脑部活动数据,并将这些资料分为 20 组、产生 300 万个对照组,用 3 种热门 fMRI 分析软件(包含 SPM、FSL 和 AFNI)重新测量。原本估计仅会有 5% 的合理误差,但最终发现假阳性率竟高达 70%,即 fRMI 软件可能会将根本没有被活化的脑部区域判断在活动。

研究负责人 Anders Eklund 指出:“虽然 fMRI 已推出 25 年,然而令人惊讶的是,它最常用的统计方法竟然没有用实际资料验证过。”

 

报告作者将受影响研究件数从 4 万下修至 3,500 件

这份报告看似撼动了过去的脑神经科学研究,但也有部分人表示该软件漏洞对大脑神经研究带来的冲击并非想像中大。

《Discover Magazine》认为,这份报告指出的漏洞只有影响到“活化成像(activation mapping)”的相关研究,其他利用功能性神经联结(functional connectivity)和多体素模式分析(multi-voxel pattern analysis,MVPA)的磁振造影研究并不受影响。此外,尽管软件有 70% 的假阳性率,但并不代表那 70% 的阳性结果都是错的,其中也可能包含许多正确的判断。

另一方面,报告指出的软件漏洞已在 2015 年 5 月修复,报告共同作者 Thomas Nichols 也在上周将软件漏洞影响的研究数从 4 万下修至 3,500 件。不过,这份报告也揭露过去脑部研究只呈现结果而不公布背后数据的问题,令外界难以确定研究结果在统计上是否有效。

  • Don’t Be So Quick to Flush 15 Years of Brain Scan Studies
  • False-Positive fMRI Hits The Mainstream
  • 15 years of brain research has been invalidated by a software bug, say Swedish scientists

(本文由 数位时代 授权转载;首图来源:Flickr/wyinoue CC BY 2.0)

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