腦神經科學研究軟體有 bug,恐影響該領域 15 年來 4 萬份研究結果?

作者 | 發布日期 2016 年 07 月 13 日 15:00 | 分類 軟體、系統 , 醫療科技 follow us in feedly
Flickr/wyinoue

腦神經科學研究告訴我們,運動、玩遊戲、談戀愛、藥物成癮等,都會影響不同區域的腦部活動,然而現有報告發現,過去 15 年常用於腦神經研究的「功能性磁振造影(functional magnetic resonance imaging,fMRI)」軟體有 bug,導致研究數據的假陽性率高達 70%,也讓 4 萬份的研究結果可信度受到質疑。




數位時代 配圖

▲ fMRI 普遍用於腦神經科學研究。(Source:By John Graner, Neuroimaging Department, National Intrepid Center of Excellence, Walter Reed National Military Medical Center, 8901 Wisconsin Avenue, Bethesda, MD 20889, USA. [Public domain], via Wikimedia Commons

軟體漏洞影響研究數據判讀

常用於腦部研究的 fMRI,原理為透過「磁振造影」檢測血液流動的改變,可分析受測者在執行特定活動時活化的腦部區域。例如,當特定腦部區域被使用,該區域的血流也會增加。而用來分析 fMRI 數據的軟體,則是將大腦分為微小的立體像素,以這些立體像素群聚的位置,判斷腦部特定區域的血流。

不過,根據瑞典 Linköping 大學和英國 Warwick 大學研究員在 PNAS 期刊發表的研究指出,軟體漏洞會過度誇大立體像素群聚的現象,可能指向錯誤的研究結果。

他們從資料庫撈出 449 名健康民眾的 fMRI 腦部活動數據,並將這些資料分為 20 組、產生 300 萬個對照組,用 3 種熱門 fMRI 分析軟體(包含 SPM、FSL 和 AFNI)重新測量。原本估計僅會有 5% 的合理誤差,但最終發現假陽性率竟高達 70%,即 fRMI 軟體可能會將根本沒有被活化的腦部區域判斷在活動。

研究負責人 Anders Eklund 指出:「雖然 fMRI 已推出 25 年,然而令人驚訝的是,它最常用的統計方法竟然沒有用實際資料驗證過。」

 

報告作者將受影響研究件數從 4 萬下修至 3,500 件

這份報告看似撼動了過去的腦神經科學研究,但也有部分人表示該軟體漏洞對大腦神經研究帶來的衝擊並非想像中大。

《Discover Magazine》認為,這份報告指出的漏洞只有影響到「活化成像(activation mapping)」的相關研究,其他利用功能性神經聯結(functional connectivity)和多體素模式分析(multi-voxel pattern analysis,MVPA)的磁振造影研究並不受影響。此外,儘管軟體有 70% 的假陽性率,但並不代表那 70% 的陽性結果都是錯的,其中也可能包含許多正確的判斷。

另一方面,報告指出的軟體漏洞已在 2015 年 5 月修復,報告共同作者 Thomas Nichols 也在上周將軟體漏洞影響的研究數從 4 萬下修至 3,500 件。不過,這份報告也揭露過去腦部研究只呈現結果而不公布背後數據的問題,令外界難以確定研究結果在統計上是否有效。

(本文由 數位時代 授權轉載;首圖來源:Flickr/wyinoue CC BY 2.0) 

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