Godine 2019., neuronaučnik Skot Marek je zamoljen da doprinese radu u časopisu koji se fokusira na razvoj deteta. Prethodne studije su pokazale da su razlike u funkciji mozga među decom bile povezane sa performansama u testovima inteligencije. Tako je Marek odlučio da ispita ovaj trend na 2.000 dece.
Skupovi podataka za snimanje mozga su se povećavali. Da bi pokazali da ovaj rast čini studije pouzdanijim, Marek, sa sedištem na Vašingtonskom univerzitetu u Sent Luisu, Misuri (VashU), i njegove kolege podelili su podatke na dva dela i izvršili istu analizu za svaki podskup, očekujući da se rezultati poklapaju. Umesto toga, otkrili su suprotno. „Bila sam šokirana. Mislio sam da će izgledati potpuno isto u oba seta“, kaže Marek. „U depresiji sam zurio kroz prozor svog stana, shvatajući šta to znači za teren.
Sada, u ogromnoj studiji prirode od 16. marta1, Marek i njegove kolege pokazuju da su čak i velike studije snimanja mozga, kao što je njegova, još uvek premale da bi pouzdano otkrile većinu veza između funkcije mozga i ponašanja.
Kao rezultat toga, zaključci većine objavljenih „studija asocijacija na mozak“ – koje obično uključuju desetine do stotine učesnika – mogu biti pogrešni. Takve studije povezuju varijacije u strukturi mozga i aktivnosti sa razlikama u kognitivnim sposobnostima, mentalnom zdravlju i drugim osobinama ponašanja. Na primer, brojne studije su identifikovale anatomiju mozga ili obrasce aktivnosti koji, prema studijama, mogu razlikovati ljude kojima je dijagnostikovana depresija od onih kojima nije. Studije takođe često traže biomarkere za osobine ponašanja.
„Postoji mnogo istraživača koji su svoju karijeru posvetili bavljenju onom vrstom nauke za koju ovaj rad kaže da je u osnovi smeće“, kaže Rasel Poldrak, kognitivni neuronaučnik sa Univerziteta Stanford u Kaliforniji, koji je bio jedan od recenzenata rada. „To zaista primorava na preispitivanje.“
Autori naglašavaju da se njihova kritika odnosi samo na podskup istraživanja koja pokušavaju da objasne razlike u ponašanju ljudi putem snimanja mozga. Ali neki naučnici smatraju da kritika preširokom četkom tarna ovu oblast. Manje, detaljnije studije veza između mozga i ponašanja mogu proizvesti snažne nalaze, kažu oni.
Slabe korelacije
Nakon pogrešne replikacije, Marek je zajedno sa Nikom Dosenbahom, neuronaučnikom u VashU-u i njihovim kolegama, krenuo da razume razloge neuspeha. Taj rad je rezultirao najnovijom studijom, u kojoj su analizirali skeniranje mozga magnetnom rezonancom (MRI) i podatke o ponašanju od 50.000 učesnika u nekoliko velikih pokušaja snimanja mozga, kao što je zbirka skeniranja mozga UK Biobank.
Neki od ovih skeniranja su merili aspekte strukture mozga, na primer veličinu određenog regiona. Drugi su koristili metodu pod nazivom funkcionalni MRI (fMRI) – merenje moždane aktivnosti dok ljudi obavljaju zadatak, kao što je prisećanje pamćenja, ili dok su u mirovanju – da bi otkrili kako regioni mozga komuniciraju.
Istraživači su zatim koristili podskupove izvučene iz ovih velikih baza podataka da simuliraju milijarde manjih studija. Ove analize su tražile povezanost između MR skeniranja i različitih kognitivnih, bihejvioralnih i demografskih osobina, u uzorcima u rasponu od 25 ljudi do više od 32.000.
U simuliranim studijama koje su uključivale hiljade ljudi, istraživači su identifikovali pouzdane korelacije između strukture mozga i aktivnosti u određenim regionima i različitih osobina ponašanja – asocijacije koje bi mogli da repliciraju u različitim podskupovima podataka. Međutim, ove veze su bile mnogo slabije od onih o kojima se obično izveštava većina drugih studija.
Istraživači mere snagu korelacije koristeći metriku nazvanu r, za koju vrednost 1 znači savršenu korelaciju, a 0 uopšte. Najjače pouzdane korelacije koje je pronašao Marek i Dosenbachov tim imale su r od 0,16, a medijana je bila 0,01. U objavljenim studijama, r vrednosti iznad 0,2 nisu neuobičajene.
Da bi razumeli ovu nepovezanost, istraživači su simulirali manje studije i otkrili da su one identifikovale mnogo jače asocijacije, sa visokim vrednostima r, ali i da se ovi nalazi nisu replicirali u drugim uzorcima, velikim ili malim. Čak i udruženja identifikovana u studiji od 2.000 učesnika — velika po trenutnim standardima — imala su samo 25% šanse da se ponove. Tipičnije studije, sa 500 ili manje učesnika, proizvele su pouzdane asocijacije oko samo 5% vremena.
Studija nije pokušala da replicira druge objavljene studije asocijacija na mozak. Ali to sugeriše da su visoke vrednosti r uobičajene u literaturi gotovo sigurno slučajnost i da nije verovatno da će se ponoviti. Faktori koji ometaju ponovljivost u drugim oblastima, kao što je tendencija objavljivanja samo statistički značajnih rezultata sa velikim veličinama efekata, znače da ove lažne asocijacije na ponašanje mozga ispunjavaju literaturu, kaže Dosenbach. „Ljudi objavljuju samo stvari koje imaju dovoljno jak efekat. Možete ih pronaći, ali to su one koje najviše greše.“
Da bi takve studije bile pouzdanije, studije snimanja mozga moraju biti mnogo veće, tvrde Marek, Dosenbach i njihove kolege. Ističu da su istraživanja genetike bila opterećena lažnim pozitivnim rezultatima sve dok istraživači i njihovi finansijeri nisu počeli da traže asocijacije u veoma velikom broju ljudi. Najveće studije asocijacija na nivou genoma (GVAS) sada uključuju milione učesnika. Tim je skovao termin studija asocijacija na celom mozgu, ili BVAS, da bi povukao paralele sa genetikom.
Za snimanje mozga, Marek kaže: „Ne znam da li su nam potrebne stotine hiljada ili milioni. Ali hiljade je sigurna opklada.“
„Ono što Marek rad sugeriše jeste da često, ako nemate ove zaista velike uzorke, najverovatnije grešite ili imate sreće u pronalaženju dobre korelacije između mozga i ponašanja“, kaže Caterina Gratton, kognitivni neuronaučnik u Univerzitet Northvestern u Evanstonu, Ilinois. Rad se pojavio kao preprint 2020. godine, a Gratton kaže da je bila u panelima za pregled grantova koji su ga citirali kada su podigli skepticizam u vezi sa relativno malim BVAS studijama. „Ovo je važan dokument za ovu oblast“, dodaje ona.
Ali neki istraživači tvrde da manje BVAS studije i dalje imaju vrednost. Peter Bandettini, neuronaučnik sa Nacionalnog instituta za mentalno zdravlje u Bethesdi, Merilend, kaže da su studije poput onih koje je Marekov tim simulirao tražile korelacije između grubih mjerenja ponašanja ili mentalnog zdravlja (na primjer, ankete koje se prijavljuju) i skeniranja mozga čiji uslovi mogu varirati od učesnika do učesnika, razvodnjavajući dobroverna udruženja.
Pažljivim odabirom učesnika i analizom podataka o slikama mozga koristeći sofisticirane pristupe, moglo bi biti moguće pronaći veze između skeniranja mozga i ponašanja koje su jače od onih identifikovanih u studiji, kaže Stephen Smith, neuronaučnik sa Univerziteta u Oksfordu, UK koji predvodi napore UK Biobanke za snimanje mozga. „Bojim se da ovaj rad možda precenjuje nepouzdanost.
