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fMRI有多不靠谱

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今天发现的这个有趣的研究,是在09年 Human Brain Mapping 年会上报告的一个研究。研究的被试是1名18英寸长、3.8磅重的死鱼。死鱼同学的任务是躺在MRI机器里看一系列的图片——图片中包含一个处在某种情景下的人——并判断这个人会在情境中体验到什么情绪。实验设计与数据处理与一般人类被试的实验没有差别。下面就是结果:


在使用 p(uncorrected)<0.001, 3个连续voxel的阈限下 (目前很多fMRI研究使用的标准),研究者成功的发现了死鱼同学大脑中的激活。我们可以进一步得出结论,死鱼的大脑可以参与判断人类的社会情境。这绝对是个震惊世界的发现,为什么没发在Nature, Science上,却只在会议上报告?

其实研究想说的是很多fMRI研究的不靠谱,也就是多重比较校正问题。如果我们单独抽取一个样本进行t检验,得到 p<0.001 的结果。表明如果真实效应不存在,一次抽样的到现在结果的概率只有0.001。如此小概率事件发生了,说明真实效应是存在的。但对于fMRI数据,要对大脑每一个空间位置都进行比较,实际上进行了超过 10,000 次比较。这样进行统计,得到显著性激活的结果,有很大可能是由于进行了多重比较而造成的。因此,发现死鱼大脑里的激活,只能说明fMRI结果不靠谱,而不能说明死鱼真的能判断人类的社会情境。

但问题依然还存在。其实问题谁都知道,但实际操作中确有问题。因为进行了校正,想要得出激活的结果酒都没有了。因为多重比较校正的目的只是保证激活的结果不是随机事件造成的,它造成一个连带后果是标准过于严格,从而会拒绝很多真实存在的效应。因此问题在这里总是纠缠不清。按照作者Graig M. Bennett的看法,以后最好同时报告校正以后的结果以及没校正的结果,这样可以让其他研究者自己判断结果的意义。

这个研究的标题:Neural correlates of interspecies perspective taking in the post-mortem Atlantic Salmon: An argument for multiple comparisons correction
Poster地址: http://prefrontal.org/files/posters/Bennett-Salmon-2009.jpg

汶川地震幸存者脑功能发生改变

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对于汶川地震这样8.0级的大地震,给人们带来的不仅是失去亲人和财产的损失。对于幸存者来说,他们的精神创伤也是巨大的。其中很大一部分幸存者会患上 急性应激障碍 (acute stress disorder, ASD)或者创伤后应激障碍 (Post-Traumatic Stress Disorder, PTSD)。成都华西医院领衔的一组研究者,在地震后一个月内检查了44名幸存者的脑功能,取得了第一手资料。结果显示,虽然身体健康,但灾害对这些幸存者的脑功能产生了影响。

研究中被试躺在MRI机器里不作任何任务,接受约7分钟的脑功能扫描。这种静息态 (resting state)的研究设计目前在国内很流行。一是因为这种实验不用任务,操作方便。第二是由于北师大臧玉峰老师的推动,使得静息态数据分析的方法也简便易行 (http://restfmri.net/)。这个研究中作者对静息态数据使用了两种分析方法。首先是计算被试大脑各区域的低频振幅 (regional amplitude of low-frequency fluctuations, ALFF)。ALFF指的是大脑自发的 0.01-0.08hz 的低频振荡,它反映了大脑区域同步化活动的特征。分析结果发现,相比于控制组被试,幸存者大脑内前额页皮层、中央前回,以及脑岛和纹状体的低频振幅变得更强,而且幸存者这些区域的低频振幅强度与自己焦虑和抑郁问卷的得分呈显著正相关。

另外一种分析方法是功能连通性 (functional connectivity),即计算大脑不同区域之间的联系强度。与激活的结果相反,幸存者在边缘系统以及纹状体之间的功能连通性显著降低。这些区域包括杏仁核、海马、脑岛、前扣带回等。

这篇文章是第一篇在灾后很短时间内检查健康幸存者的脑功能的研究报告。发现了一些区域的激活水平的增高,以及另一些区域之间联系的降低。这些脑功能的改变可能是幸存者产生创伤后应激等心理创伤的原因。根据这些结果可能可以帮助我们确定哪些需要早期治疗的人,以帮助他们降低创伤带来的长期影响。

当然,对与这篇发表在PNAS上的牛paper,个人觉得还有一些问题。

首先,低频振幅的测量方法虽然已经被广泛应用,但它究竟反映了什么脑机制还不清楚。实际上现在已经有了更直接测量大脑血流量的方法,比如 ASL perfusion fMRI 可以直接测量…