人们以科学的名义做了各种疯狂的事情。值得庆幸的是,这个故事的情节比那次科学家看看它们是否会爆炸,或者当 LSD 的发现者服用了相当大剂量的 LSD 来测试它时,最终出现了一种非常超现实的家里。但当一位研究人员走进当地的杂货店购买一条大西洋大鲑鱼,打算对死者进行复杂的脑部扫描时,谁能想到这会成为一场非常重要的科学辩论的关键部分?
观察大脑的新方法
首先,介绍一下背景。功能性磁共振成像(fMRI)是一种为大脑研究开辟了全新可能性的技术。该技术于 20 世纪 90 年代开发,它允许科学家测量血氧当一个人在执行某项任务或者受到某种刺激时,大脑的不同部位都会产生相应的反应。
其背后的理论是,大脑活动水平较高的区域对氧气的需求较高,因此更多的血液会流向这些区域。
因此,你需要在一个大管子里躺一个小时左右,按几个按钮,通过通讯系统聆听研究人员的安慰声音,同时拼命不动头,然后一切就绪了:科学家们现在有了你大脑的 3D 地图,并通过颜色显示出你的神经元最活跃的位置。
由于该技术对大多数人来说是非侵入性的和安全的,它已成为神经科学研究的支柱。它帮助大脑如何运作;挑战我们的;将来它甚至可以与到。
但有一个问题。我们很遗憾地通知您,这个问题与数学有关。
多重比较的问题
科学家们扫描人们的大脑并不是为了好玩——他们试图回答一个问题,而要做到这一点,你需要进行一些统计分析。如果你有足够的数据,并对其进行了足够的统计测试,那么随机的机会决定了你最终会找到你想要的结果。但你如何限制最终结果为假阳性的风险呢?
统计学家为此提出了许多不同的方法,这些方法统称为多重比较校正。fMRI 实验是科学研究的一个例子,它会产生大量数据,这些数据可以通过大量统计测试来比较所有不同的变量。在此过程中,你必然会得到一些假阳性结果,这是一个问题;但如果纠正得太严厉,你最终会得到假阴性结果,这也是一个问题。
让主要研究作者克雷格·贝内特 (Craig Bennett) 开始担心的事情是,似乎没有人能就多重比较校正是否以及如何最好地应用于 fMRI 研究达成一致,这也是引发整个有关鲑鱼的争论的催化剂(我们保证我们马上就会谈到)。
“我们应该扫描整条鱼”
正如所承诺的,现在是鲑鱼故事时间。
Bennett 详细介绍了鲑鱼扫描是如何实现的博客文章,解释了他作为达特茅斯学院的研究生时,他和一些同事想要找到一些有趣的物体来测试他们正在开发的新 MRI 协议。
他们首先从南瓜开始,然后直接跳到死动物,比如康沃尔母鸡,最后他们决定加大赌注,其中一名团队成员宣称,“我们应该扫描整条鱼。”
“2005 年春天的一个周六早上,我在当地超市买了这条鲑鱼,”贝内特写道。“柜台后面的店员对早上 6:30 卖一条完整的大西洋鲑鱼感到有点震惊,尤其是当我告诉她这条鱼是怎么回事时。”从各方面来看,这都是一个合理的反应。
这条不幸的鱼被扫描,同时被要求执行一项任务,即在一系列人脸图像中确定情绪。由于它是一条鲑鱼,而且已经死亡,所以它未能完成这项任务,随后据说数据被消耗后,就将其存档,留待以后再用。
那一天到来了,2008 年,一次关于多重比较校正问题的谈话让贝内特重新审视了鲑鱼扫描结果。
“我通过我的[统计]处理流程运行了鱼类数据,简直不敢相信我所看到的,”贝内特写道。“当然,有一些假阳性。[...]相反,真正让我震惊的是假阳性出现的位置。一组三个重要的体素[数据点]排列在一起,正好位于鲑鱼大脑的中线上。”
还记得在扫描仪中扫描鲑鱼时会显示图像吗?根据 Bennett 所查看的数据,鲑鱼(我们再怎么强调也不为过)实际上是思维关于那些图像。
Bennett 及其同事并没有立即发表他们的研究成果,但经过反复讨论,确定了该研究对多重比较校正的更广泛辩论的潜在重要性,他们最终将这项研究成果作为海报在一次会议上——尽管,正如贝内特所说,“几乎每个人都认为这是个笑话。”
然而,一旦人们亲眼看到这张海报,它的意义就变得清晰起来。不久之后,全文发表在名为《偶然与意外结果杂志》的奇妙期刊上,我们可以向你保证,它值得一读。
我们现在在哪里?
自《死鲑鱼》论文发表以来的几年里,关于如何最好地报告和解释 fMRI 数据的争论,如果有的话,已经变成了。
正如其中所强调的那样文章Bennett 及其同事在《Brain》杂志上发表的一项研究中指出,“这项研究的目的并不是否定功能性磁共振成像”。这项技术本身并没有错,但这并不意味着科学家不应该认真讨论如何处理它生成的数据。
fMRI 研究继续产生令人着迷的发现?其中许多令人高兴的是来自是神经科学家工具箱中的关键部分。尽管这起死鲑鱼事件很搞笑,但它却是该领域发展中的一个重要事件,甚至为该团队带来了搞笑诺贝尔奖在2012年。
正如贝内特自己总结的那样,“我越思考这件事,就越相信这条鱼有机会对神经成像领域产生非常积极的影响。”
我们确信鲑鱼一定会对这一遗产感到高兴。