Χρόνια έρευνα του fMRI αποδεικνύεται τελικά λάθος

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 25 ετών, λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI) έχει αναπτυχθεί σε περίοπτη θέση στην έρευνα της νευροεπιστήμης, και έγινε ακόμη πιο δημοφιλής στα άρθρα της επιστήμης σχετικά με το πώς διάφορα ερεθίσματα επηρεάζουν το μυαλό μας.

Τώρα, μια καινούρια έρευνα αμφισβήτησε τα πάντα, υποστηρίζοντας ότι έως και το 70% των αποτελεσμάτων μπορεί να είναι αντικείμενα του λογισμικού που χρησιμοποιείται, αντί για πραγματικές γνώσεις του εγκεφάλου. H Νευροαπεικoνιστική έρευνα χρησιμοποιεί το γεγονός ότι, όταν μια περιοχή του εγκεφάλου είναι ενεργή, χρησιμοποιεί περισσότερο οξυγόνο. Εναλλακτικές λύσεις απαιτούν επεμβατικές διαδικασίες, αλλά οι μηχανές fMRI ανιχνεύουν το πλούσιο σε οξυγόνο αίμα που συγκεντρώνεται στα χρήσιμα τμήματα του εγκεφάλου. Δυστυχώς, αντλώντας αποτελέσματα από τις εικόνες fMRI είναι κάτι περισσότερο από μια λήψη και παρατήρηση του μοτίβου.

Οι εικόνες χωρίστηκαν σε "voxels", -τρισδιάστατα pixels-. Τις περισσότερες φορές, οι καταγραφές της δραστηριότητας κατά τη διάρκεια μιας εργασίας σε σχέση με τη δραστηριότητα του εγκεφάλου όταν είναι σε κατάσταση ηρεμίας, και τρέχει μέσα από τα πακέτα λογισμικού, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καθοριστεί εάν το φωτεινό voxels έχει τυχαίο θόρυβο ή αντιπροσωπεύει σημαντικές συστάδες που υποδεικνύουν μια περιοχή του εγκεφάλου που βρίσκεται σε υψηλή χρήση

. Στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών υποστηρίζουν ότι τα τρια πιο κοινά πακέτα λογισμικού έχουν ένα στατιστικό ελάττωμα και δίνουν πολλά ψευδή θετικά αποτελέσματα, δείχνοντας μια ομαδοποίηση που δεν υπάρχει. Η καταδικαστική απόφαση υποβάλλεται από έμπειρους συνεργάτες στον τομέα. Ο πρώτος συγγραφέας Δρ Anders Eklund του Πανεπιστημίου του Linköping, της Σουηδίας, έγραψε πολλές κριτικές σχετικά με τη χρήση του fMRI. "Τα αποτελέσματα αυτά αμφισβητούν την εγκυρότητα περίπου 40.000 μελετών του fMRI και μπορεί να έχει μεγάλο αντίκτυπο στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων της νευροαπεικόνισης."

Προηγούμενα έγγραφα έδειξαν ότι υπάρχουν ψευδή θετικά στοιχεία σε ορισμένα σύνολα δεδομένων fMRI, αλλά δεν ήταν σαφές εάν το πρόβλημα θα εξαφανιζόταν όταν θα συγκεντρωνόταν πολλαπλές σαρώσεις, όπως συνήθως συμβαίνει. 'Ενας ανησυχητικά μεγάλος αριθμό εγγράφων απο σαρώσεις fMRI του Eklund συλλέχθηκαν για να χρησιμοποιηθούν σε σύγκριση από άλλους ερευνητές ως βάση στις έρευνες τους και να ταιριάξουν σε τυχαίες ομάδες των 20. Αυτό παρήγαγε συνολικά 3.000.000 συγκριτικές έρευνες που χρησιμοποιήθηκαν για ανάλυση.

Η σωστή λειτουργία του λογισμικού έδειξε διαφορές στη συμπεριφορά του εγκεφάλου μεταξύ των ομάδων σε λιγότερο από 5% των περιπτώσεων,ενώ οι συσκευασίες έδειξαν διαφορές έως και 70% . Για ένα από τα πακέτα, το πρόβλημα επιδεινώθηκε από ένα ιό στα 15 χρόνια του λογισμικού που βρέθηκε τον Μάιο του 2015. "Αν έχετε περάσει τόσους μήνες με τη συλλογή δεδομένων με μεγάλο κόστος, θα πρέπει αφήσετε περισσότερο χρόνο ανάλυσης έτσι ώστε να είναι σωστή," δήλωσε ο Eklund.

Μια προεκτύπωση της μελέτης ανέπτυξε μια σημαντική συζήτηση εντός της κοινότητας. Οι ιθύνοντες υποστηρίξαν ότι ένα από τα πακέτα είχε προβλήματα και συνέβη όταν η συσκευασία δεν χρησιμοποιήθηκε σωστά. Ακόμη και αν αυτό είναι αλήθεια, είναι πιθανό αυτή η χρήση να έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη.

Τα πακέτα λογισμικού περιβάλλουν ένα σχήμα Gaussian (ένα είδος καμπάνας καμπύλης επίσης γνωστή ως μια κανονική κατανομή) για τα επίπεδα δραστηριότητας των γειτονικών voxels. Όταν η ενεργοποίηση του εγκεφάλου στρέφετε μακριά από τη συνήθη εξέλιξη της διανομής, οι συσκευασίες μπορεί μερικές φορές να αποδώσουν σχέσεις που δεν υπάρχουν, καθιστώντας το σαν ένα σύμπλεγμα από voxels που πολεμούν μεταξύ τους, ενώ αυτό δεν μπορεί να συμβαίνει.

Αν ο Eklund έχει δίκιο, είναι δυνατόν ορισμένες από αυτές τις εικόνες που βλέπετε όταν ο εγκέφαλος δείχνει τη χρήση ναρκωτικών, ή το αίσθημα αγάπης, ή την έξαψη, σε σύγκριση με μια κανονική γραμμή βάσης, μπορεί να αντιπροσωπεύουν δυσλειτουργίες στο λογισμικό, και όχι πραγματικές διαφορές.

Ο Eklund και η ομάδα του καταλήγουν ότι δεν είναι εφικτό να ξανακάνουν 40.000 μελέτες fMRI, και η αξιοθρήνητη αρχειοθέτηση και ανταλλαγή πρακτικών δεδομένων δεν μπορεί να αναλυθεί πάλι. Αυτό που πρότειναν ήταν η επικύρωση των υφιστάμενων μεθόδων fMRI και την αύξηση της ανταλλαγής δεδομένων εκ νέου με παλαιότερες μελέτες οι οποίες πραγματικά ισχύουν.