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]

Reward, salience, and attentional networks are activated by religious experience in devout Mormons

Podle nedávného výzkumu Pew Research Center se zhruba 5,8 miliardy světové populace identifikuje s určitou formou náboženství. Jakýsi základní přehled lze získat z úvodního shrnutí zmíněného výzkumu:

The demographic study – based on analysis of more than 2,500 censuses, surveys and population registers – finds 2.2 billion Christians (32% of the world’s population), 1.6 billion Muslims (23%), 1 billion Hindus (15%), nearly 500 million Buddhists (7%) and 14 million Jews (0.2%) around the world as of 2010. In addition, more than 400 million people (6%) practice various folk or traditional religions, including African traditional religions, Chinese folk religions, Native American religions and Australian aboriginal religions. An estimated 58 million people – slightly less than 1% of the global population – belong to other religions, including the Baha’i faith, Jainism, Sikhism, Shintoism, Taoism, Tenrikyo, Wicca and Zoroastrianism, to mention just a few.

Potíže a možné metodologické nejasnosti spojené s jakýmkoliv demografickým výzkumem jsou všeobecně známé, přesto nám uvedená data dávájí k dispozici základní přehled o religiozitě světové populace. Na konci listopadu byly publikovány výsledky čerstvé studie o vztahu mezi náboženskou praxí a aktivací ventromediálního prefrontálního kortexu (VPK) a to u mormonů. Byť v současnosti ohledně jednotlivých částí lidského mozku nepanuje jistota a shoda, je prefrontální kortex spojován především s emočními a sociálními dispozicemi, riskováním, strachem a rozhodováním. Zdá se rovněž, že je možným "centrem" potlačování emočních reakcí. Základním cílem uvedeného výzkumu bylo zjistit, do jaké míry jsou příslušné oblasti mozku aktivovány ve chvílích, kdy probandi vypovídali o náboženské zkušenosti, resp. pociťování přítomnosti duchovna.

Během hodinového testování bylo 19 probandů (z toho 7 žen) vystaveno:

• 6minutovému videu o statistikách jejich členství v Církvi Ježíše Krista Svatých posledních dnů (tj. mormonů)
• 8minutovému úseku citací mormonských a ostatních náboženských autorit
• 8minutovému předčítání z Knihy Mormonovy (ve zkrácené verzi dostupné i v češtině, pro otrlé tu pak je původní Kniha Mormon : zpráva, psaná rukou Mormonovou na tabulkách vyňatých z desek Nefiho z roku 1933 nebo on-line verze, pro ty nejdrsnější je tu pak trip v podobě oficiálního webu mormonů v ČR)
• 12minutové video prezentující biblické scény a dalších obsah evokující náboženské představy
• Dalších 8 minut citací

Detaily a rozbor jednotlivých úkolů včetně výsledků lze nalézt v přiloženém článku a to včetně komentáře dat získaných prostřednictvím využití funkční magnetické rezonance, která sloužila jako podklad pro asociaci jednotlivých úkolů s oblastmi mozku aktivními během jejich plnění. Kromě toho, že vystavení jednotlivým úkolům vykazovalo velmi silnou afinitu s aktivací těch částí mozku, které spojujeme s odměňováním, intenzivními náboženskými prožitky, pocitem klidu a vřelosti, autoři se v závěru pokusili předestřít, jakým směrem by se budoucí výzkumy mohly ubírat:

Given commonalities in brain architecture across individuals with limited neural mechanisms for representing euphoria, a search for shared neural mechanisms for intense religious and spiritual feelings across cultures may provide insight into the evolution of complex religious systems and opportunities for cross-cultural understanding of deeply held religious beliefs and experience. Ultimately, the pairing of classical reward responses with abstract religious ideation may indicate a brain mechanism for attachment to doctrinal concepts and charismatic in-group religious leaders.

V souvislosti s tímto výzkumem jsem si vzpomněl na starší studii týkající se postojů k masturbaci mezi mormony provedené Markem Malanem a Vernem Bulloughem v roce 2005. Pro každého se zájmem o historii církve založené Josephem Smithem může jít o velmi podnětné čtení.

Ferguson, Michael A. et al (2016) "Reward, salience, and attentional networks are activated by religious experience in devout Mormons" [PDF]

Malan, Mark Kim & Bullough, Vern (2005) "Historical development of new masturbation attitudes in Mormon culture" [PDF]