Как повысить надёжность нейробиологических данных
В подобных исследованиях участвует обычно несколько десятков человек. Мы знаем, что надёжность результатов должна быть тем больше, чем больше есть материала для статистической обработки. То есть чем больше людей поучаствовало в исследовании, тем меньше вероятность, что индивидуальные особенности или особенности какой-то небольшой группы вдруг окажутся всеобщими без всяких на то оснований. Но на самом деле здесь многое зависит от исследовательской задачи. В первом случае, когда человека просят что-то сделать, чтобы понаблюдать за реакцией мозга, для достоверного результата хватает просто нескольких добровольцев, и такие результаты действительно воспроизводятся. А вот во втором случае, когда общую структуру мозга сопоставляют с психологией, двух-трёх десятков человек уже не хватает, и даже нескольких сотен тоже будет мало. Мы как-то писали о том, что достоверные результаты появляются здесь тогда, когда анализируют результаты сканирования более тысячи человек. То есть те закономерности и связи, которые обнаруживаются на тридцати или трёхстах индивидуумах, имеют место только у этих тридцати или трёхстах человек. Чтобы говорить о «человеческом вообще», нужно анализировать не меньше тысячи мозгов.
О проблеме воспроизводимости нейропсихологических исследований в какой-то момент стали говорить часто. Многие психологи и нейробиологи стали замечать, что результаты тут не воспроизводятся, и во многих случаях мы по-прежнему не можем судить о том, какие особенности структуры мозга связаны с усилением или ослаблением каких-то когнитивных признаков или с психиатрическими отклонениями. В своё время нечто подобное случилось с генами: накопившиеся данные заставили признать, что для многих генов нет жёсткой взаимосвязи между тем или иным генетическим вариантом и проявлением признака. В геномных исследованиях корректировка случилась после того, как стало возможным полностью читать и анализировать большое количество индивидуальных геномов. Казалось бы, в нейропсихологии тоже нужно сделать нечто подобное, то есть набрать как можно больше томограмм. Проблема в том, что методы нейровизуализации остаются довольно дорогими, и набрать тысячу томограмм для исследовательских целей могут себе позволить далеко не все исследователи.
Есть огромные проекты с огромным финансированием, например, проект ABCD (Adolescent Brain Cognitive Development) в США, имеющий целью собрать порядка 12 тыс. сканов мозга подростков, причём сканируют подростков несколько раз, пока они растут – чтобы увидеть развитие мозга. Есть ещё знаменитая британская база данных UK Biobank, в которой собраны генетические и медицинские данные 100 тыс. человек; в неё постепенно поступают и томограммы мозга этих ста тысяч. Разумеется, к таким базам данных могут обращаться разные исследователи, но они не всегда могут найти в них то, что нужно. Научные задачи бывают очень разными, и вполне может получиться так, что для проверки какой-нибудь гипотезы не найдётся нужного количества мозговых сканов даже среди стотысячной библиотеки. Подходящих людей можно набрать в нужном количестве, но, как было сказано, томография в сугубо научных целях остаётся дорогим методом.
В недавней статье в Nature сотрудники Университета Вандербильта, Университета Миннесоты и других научных центров описывают методические подходы, которые помогут повысить достоверность нейробиологических результатов, полученных на небольшом числе добровольцев. Авторы работы советуют тщательнее относиться к тому, как вы составляет выборку, или, иными словами, как вы выбираете людей для исследования. Например, если имеется в виду проверить, соответствуют ли вариабельности в какой-то психологической черте вариабельность в структурах мозга, то, подбирая людей с разбросом по психологическому признаку, нужно делать упор на тех, у кого этот признак выражен либо очень слабо, либо очень сильно. Возможно, что у большинства людей он выражается как-то средне, и его проявление в популяции будет описываться обычной колоколообразной кривой. Но если иметь в виду связь с нейробиологией, то в этой кривой нужно брать людей из её «хвостов» – то есть тех, которые сильнее всего отличаются по выбранному признаку. Тогда даже с небольшой выборкой будет больше шансов получить воспроизводимые результаты.
Другой способ – сканировать мозг у одних и тех же людей несколько раз, через определённое время. Здесь тоже можно обойтись небольшим числом добровольцев, только сравнивать нужно будет томограммы не только у разных людей, но и разновременные сканы от одного и того же человека. Понятно, для чего это нужно: например, если вы изучаете какую-то когнитивную способность, то она может быть у конкретного человека пониженной вовсе не потому, что у него где-то слишком тонкий слой серого вещества, а потому, что он, например, позавчера плохо спал, и последствия плохой ночи длятся до сих пор. И пусть сон ещё можно учесть во входящих данных – есть много других факторов, влияющих на неврологическое состояние, которые учесть не так-то просто. Вот тут-то и могут помочь две-три-четыре томограммы, выполненные в разное время.
Авторы работы предлагают и другие рекомендации, как можно получить надёжные результаты на малой выборке, но при этом уточняют, что единого рецепта для всех нет, и нужно в первую очередь смотреть на конкретную исследовательскую задачу, для которой подбирают людей. Кроме того, у описанных подходов есть свои минусы. Если вы ищете добровольцев с крайними проявлениями признака, то вам нужно заранее проверить большое число людей, чтобы эти крайние значения найти. Такая проверка, может быть, окажется дешевле тысячи томограмм, но всё равно требует и времени, и средств. С другой стороны, крайнее значение одного признака может быть обусловлено крайним значением другого признака. Например, если вы ищете связь между массой тела и какими-то мозговыми особенностями, то вполне может быть, что мозговые особенности у некоторых добровольцев из вашей небольшой выборки, чей вес слишком велик или слишком мал, связаны не столько с весом как таковым, а с психоневрологическими расстройствами пищевого поведения. Но как бы то ни было, это статья лишний раз напоминает о том, что ко многим широковещательным нейропсихологическим результатам нужно относится с подозрением, стараясь хоть немного обращать внимание на то, как выполнялась конкретная работа.