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研究:基于任务的功能磁共振实验,具有典型的样本量,只能适度地复制

在使用功能性核磁共振来研究大脑连通性和功能的研究中,小样本量的样本在神经科学中很常见,尽管多年来有警告称这些研究可能缺乏足够的统计能力。一项新的分析表明,基于任务的功能磁共振实验,涉及大约30名参与者的典型样本量,只能适度地复制。这意味着,重复实验的独立努力可能会对原始结果提出质疑。

这项研究发表在《自然通信生物学》杂志上,也发现基于任务的功能性核磁共振研究,样本量高达100个,也不能完全复制。

以任务为基础的功能磁共振研究跟踪研究对象进行认知任务时大脑中血氧水平的变化。这项技术可以让研究人员看到哪些大脑区域被招募来执行特定的任务。

但是,认知神经科学领域的研究人员还没有就基于任务的功能磁共振研究的具体设计标准达成一致,特别是需要多少研究对象来确保可靠的发现。研究人员说,这项新的研究旨在解决这个不足。

伊利诺伊大学心理学教授Aron Barbey说:“这项研究是对样本大小在基于任务的fmri方法重现性中作用的最大的调查。”他与美国前博士后研究员Erick Paul、南阳的Benjamin Turner进行了这项研究。新加坡理工大学;加州大学圣巴巴拉分校的迈克尔·米勒。

巴比说:“我们系统地检查了不同样本量(从16人到121人)以及不同任务型功能磁共振方法下研究的再现性。”我们发现,在涉及30名受试者的标准数量的研究中,再现性并不高,可能需要更大的样本量来提高可复制性。”

保罗说,这个问题很普遍。大多数功能磁共振研究发表在认知神经科学杂志2011-14年涉及不到100名参与者。中位数大约是30。部分原因是功能磁共振成像研究费用昂贵。

相关报道新方法能更准确地测量小鼠脑内膜转运过程中米塞蛋白的疼痛程度,在小鼠实验研究食用大麻的脑效应中发挥着重要作用,“即使是小规模的研究也可能花费数万美元,而且一般不建立供资体系。为了能够从100多个参与者那里定期收集数据,”保罗说。

其他因素也有助于这一挑战。例如,神经科学和心理科学的研究人员可能不理解fmri的统计分析与行为研究的统计分析有什么不同,因此可能无法准确评估fmri分析的统计能力,特纳说。

“他们可能会混淆fmri的高复测精度和高可复制性,”他说。但这种准确性只指对从事相同任务的同一个人进行的重复测试,而不是不同小组之间的相似性。”

为了克服费用问题,米勒建议研究人员集中资源,在涉及更多参与者的众多地点进行fmri研究。这可能会导致更多的参与者池。它还将同时促进许多科学家、实验室和机构的工作,为每个参与者提供更多的数据,并可能产生更大的影响。

“复制性是科学进步的基础,”作者写道。不幸的是,由于各种原因,许多科学领域都面临着一场不可恢复的危机。虽然这场危机的一些原因深深地融入了学术领域——与出版、资助和任期有关的激励——但最直接的解决办法是统计能力。”

巴比说:“我们的研究指出了认知神经科学领域的一个主要问题,即功能磁共振研究是一个常用的工具。”但这是一个问题,我们可以通过增加我们研究的样本的大小来解决。”

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