sobota 17. prosince 2016

Potíže s fMRI - Cluster failure

Funkční magnetickou rezonanci provázelo v poslední dekádě mnoho vzestupů a pádů. V provokativním článku Deeny Weisbergové a kolektivu "The Seductive Allure of Neuroscience Explanations" z roku 2008 autoři vyjádřili pochybnosti nad využíváním této zobrazovací metody, resp. jejich výstupů v podobě jednotlivých obrázků či skenů mozku coby podpory závěrů dílčích experimentů. Velmi zhruba řečeno, texty doplněné jednotlivými zobrazeními mozku se jeví coby hodnověrnější a mohou vytvářet biasy ohledně akceptování a míry vědeckosti takových textů. Přitažlivost využívání takových zobrazení je jak na straně autorů studií, tak na straně čtenářů. Ačkoliv Weisbergová se svým týmem nebyla v těchto závěrech osamocena, o pět let později v další studii přímo reagující na Weisbergovou, se Martha Farahová a Jessica Cooková v podobě "The Seductive Allure of 'Seductive Allure'" pokusily ukázat, že pro zmíněná tvrzení neexistuje opora v evidenci a replikování výzkumů z roku 2008 se nezdařilo. Neúměrný vliv využívání neurozobrazení na důvěryhodnost dílčích experimentů a závěrů z nich vyvozovaných se tak zdá být lákavým, ale neodpovídá zjištěním.



Problémy s fMRI jsou poměrně dobře známé. Tendence zaměňovat korelaci s kauzalitou, nepříliš zdůvodněné lokalizování oblastí mozku s příslušnými funkcemi, techniky vytváření výsledných zobrazení a nebo jedinečnost každého lidského mozku se ve spojitosti s notnou mladistvostí neurověd berou od samého počátku používání fMRI jako handikepy, které je nutné mít neustále na zřeteli. Zároveň je zde skryt určitý paradox, jelikož přitažlivost využívání neurozobrazování coby podpůrného a doprovodného materiálu a rozšiřování poznatků neurověd v rámci popularizace vědy, často vede k tomu, že celou řadu experimentů lze jen těžko replikovat a zároveň se vyhnout kontaminaci výsledků v podobě obeznámenosti probandů s příslušnou problematikou. Soukromě jsem se dlouhou dobu domníval, že přes zmíněné nedostatky, popř. slabiny je fMRI jedním z nástrojů, které máme při zkoumání mozku k dispozici, tudíž obezřetnost je na místě, ale neměla by sklouzávat k chamtivému skepticismu (abych parafrázoval Dennetta) a apriornímu odmítání této zobrazovací metody. 

Když jsme se po vynikající přednášce paní doktorky Michaely Porubanové na poslední letošní Jednotě filozofické dostali během diskuze právě na fMRI, nemohli jsme se vyhnout studii Eklunda, Nicholse a Knutssona "Cluster failure: Why fMRI inferences for spatial extent have inflated false-positive rates" publikovanou v časopise PNAS. Eklund s kolegy po zpracování již proběhlých výzkumů provedli téměř tři miliony dodatečných analýz a jejich závěry pro fMRI vypadají ničivě. Až v 70 % případů se ukázalo, že software používáný pro zobrazování vykazoval false positive nálezy tam, kde žádné dle původních studií být vůbec neměly. Vykazoval tedy signály v oblastech, kde k žádné aktivitě nedocházelo. Vše ukazuje na to, že problém tkví v jednom ze tří softwarových balíčků stojících za implementací algoritmů, jimiž se zpracování dat řídí. Dle všeho střízlivý odhad Eklunda a spol činí nevěrohodným nějakých 40 000 provedených studií, přičemž plné 3 000 se zdají být mylné zcela. Autoři studie poukazují na problémy, které jejich zjištění představují pro psychologii a neurovědy, hovoří doslova o "replikační krizi", jelikož je nesmírně obtížné najít prostředky pro další replikace jednotlivých výzkumů a to přesto, že právě replikace jsou zřejmě tím jediným, co by mohlo závěry tisíce studií rozlišit na validní a...no, ty ostatní. Je dobré zmínit, že technologické a softwarové nedostatky nemusí nutně být doménou fMRI. Pokud uvážíme, že Eklund se svými spolupracovníky dle všeho závěry spíše snižuje, zdá se být Bennettův losos poměrně nevinnou anekdotou a problematičnost fMRI nabývá závratných rozměrů.

Weisberg, Deena et al (2008) "The Seductive Allure of Neuroscience Explanations" [PDF]

Farah, Martha & Cook, Jessica (2013) "The Seductive Allure of 'Seductive Allure" [PDF]

Eklund, Anders et al (2016) "Cluster failure: Why fMRI inferences for spatial extent have inflated false-positive rates" [PDF]