فناوری ام‌آر‌آی می‌تواند ارتباط میان فعالیت مغز و ویژگی‌های روانی را آشکار کند

در ماه مارس، دانشمندان علوم اعصاب و روان‌پزشکان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، نتایج پژوهشی در مجله نیچر را منتشر کردند که باعث شد بحث‌های گسترده‌ای میان دانشمندان و روان‌شناسان به‌وجود آید. 

پژوهش انجام‌شده به این نکته اشاره دارد که پژوهشگران به‌شکل فزاینده‌ای در حال استفاده از ام‌ارآی یا تصویربرداری تشدید مغناطیسی هستند تا ارتباطاتی میان آن‌چه روی ام‌آرآی مشاهده می‌شود (مانند ضخامت قشر یا الگوهای اتصالات عصبی) با ویژگی‌های روان‌شناختی پیچیده‌ای مانند توانایی شناختی یا بیماری‌های روانی را پیدا کنند.

به‌لحاظ تئوری، چنین مطالعاتی که به «ارتباط در سطح مغز» معروف هستند، اطلاعات ارزشمندی در اختیار دانشمندان، به‌ویژه عصب‌شناسان، قرار می‌دهند. دانستن این موضوع که یک ویژگی عصبی خاص، فرد را در برابر اوتیسم، آلزایمر یا اختلالات دیگر را آسیب‌پذیرتر می‌کند، می‌تواند به پیش‌بینی، پیشگیری یا درمان آن بیماری کمک کند. به همین ترتیب، اگر بتوانیم ویژگی‌های خاص را به صفات مطلوب مانند پیشرفت تحصیلی مرتبط کنیم، ممکن است بتوانیم از این دانش برای غلبه بر برخی مشکلات رایج استفاده کنیم. 

طبق استدلال نویسندگان این مقاله تحقیقاتی، مشکلی که دانشمندان علوم اعصاب دارند این است که اغلب به‌دنبال یافتن این ارتباط در گروه‌های کوچکی از افراد هستند که باعث می‌شود نتایج به‌دست‌آمده به‌لحاظ آماری چندان قابل استناد نباشد و امکان تعمیم آن به جامعه وجود نداشته باشد. به‌طور کلی، طبق محاسبات آن‌ها، هزاران نفر باید برای مطالعه ارتباط در سطح مغز زیر نظر قرار بگیرند تا نتایجی به‌دست آید که در پژوهش‌های دیگر تکرارپذیر باشد. 

با این‌حال، خبر فوق چندان خوشایند نیست؛ پژوهش به این شکل با محدودیت بزرگی روبه‌رو است، زیرا استفاده از دستگاه‌های ام‌‌آرآی هزینه‌بر (اغلب حدود 1000 دلار در ساعت) و بودجه محدود است. اگر جست‌و‌جویی در اینترنت انجام دهید مطالعات پراکنده زیادی در این زمینه مشاهده می‌کنید که اغلب روی گروه‌های کوچکی از افراد انجام شده است. تری جرنیگان، مدیر مرکز توسعه انسانی دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید: «تعداد مطالعات انجام‌شده این‌چنینی به اندازه‌ای زیاد است که اشاره تنها به یک نمونه از آن‌ها به دور از انصاف است». در واقع، طبق مقاله‌ای که در سال 2020 در خصوص تصویربرداری عصبی در مجله NeuroImage منتشر شد، میانگین تعداد افراد مورد مطالعه در بیش از هزار مقاله تصویربرداری مغزی که بیشترین استناد را دارند و بین سال‌های 1990 تا 2012 منتشر شده‌اند، 12 نفر بوده است. طبق گزارش مقاله نیچر، میانگین تعداد افراد تحت مطالعه در تحقیقات تصویربرداری عصبی که تا سپتامبر 2021 در یک پلتفرم محبوب با دسترسی آزاد بارگذاری شده‌اند، 23 نفر بوده است.

متاسفانه نمونه‌های کوچک ام‌آرآی اغلب به‌شکل تصادفی، همبستگی و ارتباط قوی را نشان می‌دهند. به‌عنوان مثال، فرض کنید در نظر دارید به بررسی این موضوع بپردازید که آیا بین رنگ چشم و علاقه به توت‌فرنگی ارتباطی وجود دارد یا خیر. اگر به تعداد کافی گروه‌های 25 نفره تصادفی را زیر نظر بگیرید، در نهایت با گروهی روبه‌رو می‌شوید که در آن افراد چشم آبی بیشتر از افراد چشم قهوه‌ای توت‌فرنگی دوست دارند، اما اگر پنج گروه تحقیقاتی مستقل این مطالعه را انجام دهند و فقط یک گروه رابطه بین رنگ چشم و علاقه به توت‌فرنگی‌ها را بیابد، این گروه به احتمال زیاد نتایج خود را منتشر خواهد کرد، حتا در شرایطی که نتایج آن‌ها کمتر از دیگران به واقعیت نزدیک باشد. به همین دلیل، مجلات از دیرباز همبستگی‌های شگفت‌انگیز را به یافته‌های بدون همبستگی ترجیح می‌دهند؛ پدیده‌ای که تحت عنوان «سوگیری انتشار» شناخته می‌شود. 

نیکو دوزنباخ، دانشیار عصب‌شناسی دانشگاه واشنگتن و از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: «اثر متناقض به این نکته اشاره دارد که اگر از نمونه کوچکی استفاده کردید، پراشتباه‌ترین نتایج را منتشر خواهید کرد».

دانشمندان در تمام رشته‌ها و زمینه‌ها مدت‌ها است از این موضوع اطلاع دارند، اما مقاله مذکور یادآور شد که برای پرهیز از این مسئله، حداقل در مورد مطالعات ارتباط در سطح مغز، چه تعداد شرکت‌کننده لازم است. نویسندگان مقاله نیچر با استفاده از داده‌های ام‌آرآی حدود 50 هزار نفر، به‌دنبال ارتباط‌های بین ساختار یا فعالیت مغز و خصوصیات پیچیده روان‌شناختی در گروه‌هایی با تعداد افراد مختلف بودند. برای آن‌که مطالعات به‌طور قابل اعتمادی تکرارپذیر باشند، تعداد افراد مورد مطالعه باید به‌طور متوسط چند ​​هزار نفر باشند.

این واقعیت که بیشتر مطالعات بررسی‌کننده ارتباط‌ها ضعیف هستند و اغلب قبل از انتشار در گروه‌های دیگر آزمایش نمی‌شوند، باعث می‌‌شود گزارش‌های منتشرشده در مورد ارتباط‌های بی‌شمار بین ویژگی‌های مغز و اختلالات روان‌پزشکی چندان قابل اعتماد نباشند. جرنیگان می‌گوید: «اگر الگوی خاص فعالیت مغز را در فرد مبتلا به اختلال روان‌پزشکی مشاهده کردید، به این معنا نیست که این الگو است که باعث اختلال یا علائم می‌شود. این فقط یک ارتباط است.»

از سوی دیگر، مطالعات تصویربرداری عصبی که تغییرات مغزی در افراد را نشان می‌دهند، با وجود تعداد بسیار کم شرکت‌کنندگان باز هم قابل اعتماد هستند. به‌عنوان مثال، راسل پولدراک، استاد روان‌شناسی دانشگاه استنفورد، می‌گوید: «اولین مقاله برجسته‌ای که نشان داد مغز بیشتر انسان‌ها تقریبا به روش یکسانی کار می‌کند، در سال 2001 در مجله ساینس منتشر شد و تنها شامل شش شرکت‌کننده بود. محققان این مطالعه فعالیت مغز هر فرد را هنگام مشاهده تصاویر گربه، چهره، اشیاء دست‌ساز و تصاویر بی‌مفهوم ثبت کردند. این موضوع که مغز هر فردی منحصربه‌فرد است، در این مطالعه اهمیت زیادی نداشت. تغییراتی را که در مغز هر انسانی رخ می‌داد، می‌شد به دیدن انواع مختلف تصاویر مرتبط کرد. سپس الگوها مورد آزمایش قرار گرفتند و مشخص شد که بر اساس فعالیت مغز می‌توان پیش‌بینی کرد که شرکت‌کننده در حال دیدن چه تصویری است». پولدراک در بخش دیگری از صحبت‌های خود به این نکته اشاره دارد: «این الگوهای کلی همراه با شواهد دیگر، ثابت کردند وقتی افراد درگیر انواع خاصی از عملکردهای ذهنی می‌شوند نواحی خاصی از مغز درگیر می‌شوند».

درک این موضوع که ما معمولاً  الگوهای مغزی مشترکی داریم برای روان‌پزشکان و عصب‌شناسان موضوع کاملا جذابی است، زیرا به این نکته اشاره دارد که اعمال تغییر در الگوها ممکن است بیان‌گر این موضوع باشد که چرا برخی افراد دارای یک ویژگی خاص یا مجموعه‌ای از علائم هستند که دیگران فاقد آن هستند، با این‌حال، جداسازی تفاوت‌های معنا‌دار از تفاوت‌های تصادفی بی‌شماری که بین مغز انسان‌ها وجود دارد کار دشواری است. از جمله تلاش‌ها برای انجام این کار، مقایسه ام‌آرآی هزاران نفر و جست‌وجوی یک تغییر، مثل یک الگوی خاص از اتصال عصبی است که در افراد مبتلا به یک وضعیت روانی خاص شایع‌تر است. پیشرفت‌های اخیر در فناوری ام‌‌آر‌آی و توانایی تجزیه‌و‌تحلیل حجم وسیعی از داده‌ها، این نوع تلاش را امکان‌پذیر ساخته‌اند. به عنوان مثال، در تحقیق مربوط به رشد شناختی مغز نوجوانان، نزدیک به 12000 کودک بین 9 تا 10 ساله در ایالات متحده ثبت‌نام کرده‌اند که قرار است مغز آن‌ها به‌طور منظم تا بزرگسالی اسکن شود. همچنین، این مطالعه متغیرهای اجتماعی-اقتصادی، مانند درآمد والدین و ویژگی‌های روان‌شناختی مانند تاب‌آوری را مدنظر قرار می‌دهد تا ببیند چگونه با رشد مغز در ارتباط هستند. جرنیگان، مدیر مرکز هماهنگی این مطالعه، می‌گوید: «بدون انجام چنین پژوهشی، هیچ‌گاه قادر نخواهید بود پاسخی قانع‌کننده برای این پرسش‌ها به‌دست آورید».

این مجموعه داده‌های جامع محققان را قادر می‌سازد تا ارتباط بین بیشتر عوامل را به‌طور همزمان مورد بررسی قرار دهند. با این‌حال، راه‌های دیگری نیز برای کشف ارتباط میان ویژگی‌های مغز و عملکردهای پیچیده ذهنی وجود دارند که به افراد زیادی نیاز ندارند. روبرتا دیاز برینتون، مدیر مرکز نوآوری در علوم مغز دانشکده پزشکی دانشگاه آریزونا می‌گوید: «به‌جای جست‌وجوی ارتباط‌ها در میان کل جمعیت، می‌توانید با توصیف بسیار دقیق مغز صدها نفری که مبتلا به انواع مختلف افسردگی هستند‌ شروع کنید و مدل‌هایی بسازید که نشان می‌دهند این حالت‌ها به چه صورتی هستند».

در مقاله‌ای که در سال 2016 منتشر شد، مونیکا روزنبرگ و همکارانش در دانشگاه ییل از این رویکرد برای شناسایی انواع خاصی از فعالیت‌های مغزی در افرادی که توجه پایدار دارند استفاده کردند. آن‌ها به 25 داوطلب بالغ و سالم کاری را واگذار کردند که نیاز به تمرکز داشت و یک نقشه ترکیبی از آن‌چه در مغز آن‌ها می‌گذشت تهیه کردند. سپس آن نقشه را با داده‌های ام‌‌آر‌آی 113 کودک مبتلا و غیرمبتلا به اختلال کم‌توجهی بیش‌فعالی (A.D.H.D) مقایسه کردند. شبکه توجه پایداری که آن‌ها شناسایی کرده بودند در کودکان مبتلا به این اختلال ضعیف‌تر بود که نتایج آن‌ها را تأیید کرد.

روزنبرگ که اکنون استاد روان‌شناسی دانشگاه شیکاگو است، مقاله نیچر را نه‌تنها فراخوانی برای نمونه‌های بیشتر می‌داند، بلکه آن‌را یک یادآوری گسترده‌ از نیاز به «پیگیری سیستماتیک نتایج» تعبیر می‌کند. او می‌گوید: «دانشمندان برای هر یافته‌ای باید سوال کنند، آیا این یافته برای گروه متفاوتی از مردم صادق است؟ در افراد با سنین متفاوت، این رابطه چقدر عمومیت دارد؟» گوتنبرگ بر این باور است که هنوز نکات زیادی وجود دارد که باید مورد بررسی قرار گیرد، اما خوشبین است که مقاله منتشرشده در مجله نیچر یکی از بهترین مقالات چند سال اخیر است و خواستار دنبال کردن رویه‌های بهتری در زمینه پروژه‌های تصویربرداری مغز شده است.