[新知] 統計程式出bug，15年來的大腦研究作廢?
原文網址：goo.gl/QnDw6z
功能性磁振造影（fMRI，functional magnetic resonance imaging）
是一種神經影像學方法，其原理是利用磁力共振造影來測量神經元活動所引發的腦部血液
流動的細微變化。fMRI 得到的掃描數據會被輸入統計軟件中進行分析，
以獲知大腦不同區域的功能定位。
由於這種方法具有非侵入性、無輻射暴露問題等優點，
它從1990年代初開始就在腦部功能定位研究領域被廣泛應用。
比如，科學家曾利用 fMRI 研究人類在思考某一具體名詞，或接到某一指令時，
大腦在哪些區域產生相應的活動，以揭示外部信息影響人腦工作的機制。
但最近來自瑞典和英國的研究人員近期在《美國國家科學院院刊》（PNAS）
上發表論文指，被廣泛應用 fMRI 數據處理的常用軟件包存在漏洞，
導致過去15年間全球關於人腦活動的4萬篇研究論文的可靠性受到質疑。
儘管 fMRI 已經有25年的歷史了，但令人驚訝的是，
這種技術的最常見統計方法均未經過真實數據的驗證。
對 fMRI 軟件包提出質疑的論文
在過往的研究中，科學家們首先會用 fMRI 將被測試的大腦「劃分」為密集的被稱為
「三維像素」（Voxel）的小單元，這些像素能夠表徵大腦活性。
然後，研究人員需要用統計軟件對這些像素進行分類，
尋找具有相似活性的「集群」（Cluster），並藉此計算出大腦活動的區域位置。
這篇提出質疑的論文使用了來自全球499名健康人類的靜息態
（Resting-state，即大腦非任務狀態）fMRI 腦部掃描數據，
並將其分為20組，然後隨機將某兩組分別指定為「實驗組」和「對照組」進行軟件測試。
隨後，這些數據被數千次地分配到最常用的 fMRI 統計軟件包 SPM、FSL 和 AFNI
中的一個進行分析。
但測試數據被分析出來是「假陽性」（False-positive）的誤報率高達70%，
而研究團隊事先預估只有5%的平均誤報率。
這一大大超出常理的誤報率直指 fMRI 軟件包存在的重大漏洞。
論文第一作者、瑞典林雪坪大學（Linköping University）學者 Anders Eklund 稱，
其中一個漏洞在去年5月時被修正，但已經存在了15年之久，
這是因為科學家目前還沒有可靠的辦法對 fMRI 的分析結果進行實際驗證。
Eklund 及其研究團隊在注意到這個漏洞後，便開始了這項針對軟件包可靠性的研究。
他們近期發表的成果意味着，科學家在過去十幾年間所做的關於人類戀愛、運動、遊戲
甚至吸毒時腦部變化的研究結果，可能都是存在問題的。
但這一研究成果也受到不少神經學家的質疑，他們認為這過分誇大了漏洞的實際影響。
和 Anders Eklund 共同撰寫這篇論文的 Thomas Nichols 上週就發表網誌，
將受影響的論文篇數下修到3500篇，他同時還指出，這3500篇論文也不見得全錯，
也要視乎每個實驗測量閾值的大小。
補充：
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fMRI
功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging）
是一種新興的神經影像學方式，其原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發
之血液動力的改變。由於 fMRI 的非侵入性、沒有輻射暴露問題與其較為廣泛的應用，
從1990年代開始就在腦部功能定位領域佔有一席之地。
目前主要是運用在研究人及動物的腦或脊髓。
血氧濃度相依對比（Blood oxygen-level dependent，BOLD）
首先由貝爾實驗室小川誠二等人於1990年所提出，
小川博士與其同事很早就了解 BOLD 對於應用 fMRI 於腦部功能性造影的重要性，
但是第一個成功的 fMRI 研究則是由 John W. Belliveau
與其同事於1991年透過靜脈內造影劑（Gadolinium，Gd，釓）所提出。
接着由鄺健民等人於1992年發表在人身上的應用。
同年，小川博士於4月底提出了他的結果且於7月發表於 PNAS。
在接下來的幾年，小川博士發表了 BOLD 的生物物理學模型於生物物理學期刊。
Bandettini 博士也於1993年發表論文示範功能性活化地圖的量化測量。
（資料來自維基百科）
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滿好奇版上大家對於這篇文章的想法的，
話說Eklund的實驗方法不可思議的簡單XD
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