Det har vært en veritabel «gullfeber» på forskningen omkring fMRI-skanninger av hjernen. Nå bringer enda en studie teknologien ned på bakken.
Det har vært en veritabel «gullfeber» på forskningen omkring fMRI-skanninger av hjernen. Nå bringer enda en studie teknologien ned på bakken.

Kraftig kritikk av hjerneskannings­teknologi:
De fleste fMRI-skanningene kan ikke gjenskapes

Hjerneskanninger er fascinerende, men nå må det være slutt med å overdrive resultater på bakgrunn av fMRI, mener amerikanske forskere. Danske hjerneforskere er enige.

Publisert

Det har blitt kalt en tankeleser-maskin som kan avsløre akkurat hva du tenker på: Gud, røyk, sex eller selleri.

Hjerneskanningsteknikken fMRI – forkortelse for functional Magnetic Resonance Imaging – har de siste tiårene blitt utropt til å skulle revolusjonere hjerneforskningen.

Nå tar en ny studie et oppgjør med hypen av den utbredte teknikken. Forskere fra Duke University i North Carolina i USA har påvist at en stor bunke av de studiene og observasjonene som er laget på bakgrunn av fMRI, ikke kan reproduseres.

I studien, som er publisert i tidsskriftet Psychological Science, har forskerne testet om de kunne gjenskape fMRI-skanningene fra 56 vitenskapelige artikler og 2 ulike hjerneforskningsprosjekter som har undersøkt hjernene hos 65 personer.

Bare i noen få tilfeller kunne forskerne gjenskape resultatet – det vil si at de ikke kunne måle den samme aktiviteten i hjernen hos en person to ganger på rad.

– Korrelasjonen mellom to skanninger er svak, sier hovedforfatter Ahmad Hariri til Duke Universitys universitetsmedium.

Studien blir dermed det siste skuddet på stammen i en reproduksjonskrise som har rammet fMRI de siste årene.

Hva er fMRI?

FMRI står for functional Magnetic Resonance Imaging

Det viser hvor i hjernen det er økt blodgjennomstrømning når forsøkspersoner

  • tenker på noe bestemt, for eksempel mat, narkotika eller Gud
  • ser på bilder, for eksempel av sure ansikter, egne barn eller trafikkuhell
  • utfører bestemte oppgaver, som å løse ligninger eller lese ord høyt

Antakelsen er at de signalene som viser seg som røde flekker på et fMRI-skanningsbilde, viser hvilke deler av hjernen som arbeider.

Studien er del av en større krise

Videnskab.dk skrev i 2016 om at flere tiår med hjerneforskning kunne ende i søppelbøtta, da en svensk studie hadde funnet en feil i programvaresystemene tusenvis av hjerneforskere brukte til å analysere fMRI-skanninger.

– Den gang var det snakk om at 30 000 studier skulle kastes ut, men det endte vist «bare» med å være en tiendedel, forteller Albert Gjedde, som er professor og forsker i hjerneforskningsenheten BRIDGE ved Syddansk Universitet.

Han anerkjenner at det siden 1990-tallet har vært en overdreven forventning til fMRI-skanninger som har ført til en del dårlig vitenskap.

– Den gangen ble det utropt som det store vidunderet fordi det er en teknikk som er veldig enkel og relativt billig. Man kunne uten videre gjennomføre studier ved å sende folk inn i en skanner, trykke på en knapp og få et morsomt resultat, sier Gjedde.

Tendens til overdrivelser og overfortolkning

Resultatene av fMRI-skanninger har lenge blitt tillagt mye mer vekt enn de kunne bære, sier Andreas Lieberoth, som er adjunkt i pedagogisk psykologi ved Aarhus Universitet.

– Det er fortellingen om at én fjær i skanneren blir til fem høns, sier Lieberoth, som for ti år siden var begeistret over å bruke de imponerende skannerne til sin egen doktorgradsavhandling om læring.

I dag bruker han ikke fMRI fordi han har blitt oppmerksom på problemene ved å bruke teknologien som «tankeleser», og derfor er han heller ikke overrasket over forskernes konklusjoner.

Det har vært en slags «gullfeber» over fMRI-teknikken siden den ble funnet opp i 1990, men de siste par årene har det fislet ut, forteller Lieberoth.

– Det har hatt en fantastisk fascinerende effekt at man kunne forklare nærmest hva som helst ut fra en fMRI. De siste par årene har det imidlertid blitt motbevist i forskningen, men populærfortellingene om fMRI har ikke helt stoppet, mener Lieberoth.

fMRI: Gode historier vinner over god vitenskap

Begeistringen for fMRI har i mange år ført til at konklusjonene i mange studier har blitt overdrevet og overfortolket av medier og tidsskrifter særlig, men i noen tilfeller også av forskerne selv, legger Lieberoth til.

Også Torben Ellegaard Lund, førsteamanuensis i nevrovitenskap som nettopp forsker på fMRI, peker på at den gode historien – selv i veldig prestisjetunge tidsskrifter – ofte vinner over god vitenskap når det gjelder fMRI:

– Jeg kan bare oppfordre om at forskere tar seg tid til å undersøke om effektene lar seg reprodusere før man bestemmer seg til å fortynne verdenslitteraturen med enda en fMRI-studie, skriver han i en e-post.

«The God Spot» og død laks

Et klassisk eksempel på den gode fMRI-historien er en studie fra 2006 som proklamerte å ha funnet The God Spot i hjernen gjennom fMRI – altså det stedet i hjernen som kunne forbindes til religiøse tanker. Men slike studier har blitt tilbakevist flere ganger.

I et annet eksempel, fra 2009, publiserte en gruppe forskere en studie i tidsskriftet NeuroImage der de hadde funnet aktivitet i hjernen hos en død laks. Studien vant i 2012 Ig Nobel-prisen, som gis til underlige forskningsresultater.

Studien ble gjennomført for å understreke hvor lett man kunne finne morsomme – men verdiløse – resultater gjennom fMRI.

– De siste 30 årene har det jo vært hjernens tiår, og vi har bare vært enormt raske til å la oss forføre av hjerneforskning, poengterer Andreas Lieberoth.

En studie av dette er The Seductive Allure of Neuroscience Explanations, publisert i tidsskriftet Journal of Cognitive Neuroscience i 2009, som peker på at de fleste mennesker har lettere for å forstå og la seg overbevist av et visuelt hjerneskanningsbille enn av detaljerte vitenskapelige argumenter.

FMRI-skanning av en død laks. Forskere påviste hjerneaktivitet i død laks i 2009 for å vise hvor lett det er å overfortolke fMRI-bilder.
FMRI-skanning av en død laks. Forskere påviste hjerneaktivitet i død laks i 2009 for å vise hvor lett det er å overfortolke fMRI-bilder.

Mangel på ekspertise er et problem

Krisen og kritikken betyr imidlertid ikke at fMRI-teknikken er totalt ubrukelig.

Problemet er paradoksalt nok at fMRI-skanningene er så enkle å gjennomfør at mye av den forskningen som er drevet på bakgrunn av skanningene, ikke har blitt fulgt opp av den rette ekspertisen, mener Albert Gjedde:

– De som fortolker fMRI, er ikke alltid de mest erfarne. Ofte har det vært nok med en fysiker og en psykolog, og så har man gjennomført en studie. Men selv om teknologien er lett å bruke, krever tilretteleggingen og fortolkningen en ekspertise som svært få har, sier han.

Mange forskere misforstår fMRI

En fMRI-skanning er basert på forholdet mellom to uavhengige begivenheter i hjernen, noe som gir et samlet resultat som er kjent som BOLD-signalet.

De to begivenhetene er endringen av blodgjennomstrømningen og endringen av oksygenforbruket i hjernen.

Når det skjer en endring i forholdet mellom de to, vil det vise seg på skanningsbildet, og det er den endringen som ofte får forskere til å (feil)fortolke at det er et sted i hjernen som er spesielt aktivt, hvis du for eksempel blir bedt om å tenke på Gud.

Men BOLD-signalet er mye mer komplisert.

– Problemet er at det ikke er lett å avgjøre hva oksygenforbruket og blodgjennomstrømningen betyr for resultatet på skanningsbildet. Det er en mer eller mindre kjent svakhet ved fMRI som man godt kan ta høyde for, men ikke alle forskere er like flinke til det, sier Gjedde.

fMRI er påvirket av verden

Dessuten er hjernens blodgjennomstrømning og oksygenforbruk, som det vises i en fMRI-skanning, påvirket av omgivelsene, og nettopp derfor kan det være vanskelig å reprodusere resultatene, noe som illustreres i den nye studien.

Gjedde forklarer:

– Hvis én eller flere testpersoner for eksempel har vært på en fjelltur, vil det ha effekter, både på blodgjennomstrømningen og oksygenforbruket, som vil vise seg på skanningsbildet, men det vil forskeren ofte ikke være klar over.

Derfor krever det en masse kunnskap om testpersonenes liv og omstendigheter hvis man skal ha god forskning ut av fMRI, og det blir ofte forsømt.

– Man må være oppmerksom på når på dagen skanningen foretas, hvor gamle testpersonene er, hvor godt hjertet fungerer og alle mulige andre ting. Derfor ser vi ofte at skanningene er så vanskelige å reprodusere, forteller Gjedde.

Torben Ellegaard Lund fra Aarhus Universitet mener også at det er en utfordring å gjenskape de samme resultatene i en skanning hvis andre omstendigheter i testpersonenes liv – som en fjelltur – ikke også gjentas.

Han legger til at det også kan påvirke skanningene hvis testpersonene for eksempel ligger i en skanner for første gang, noe som er en merkelig situasjon, og derfor kan det være en utfordring å gjenskape de samme resultatene neste gang.

fMRI og MRI er IKKE det samme

En fMRI-skanning er ikke det samme som en MRI-skanning man får på sykehuset.

Teknikkene bygger på de samme prinsippene, men de måler ulike ting.

  • MRI-skanninger gir et bilde av de grunnleggende anatomiske strukturene i hjernen.
  • fMRI-skanninger måler økt blodgjennomstrømning som finner sted i hjernens anatomiske struktur

Slutt med den sensasjonelle fMRI-forskningen

FMRI-teknikken fungerer, men er altså ikke det vidunderet som den har blitt gjort til.

– I mange år har det vært tendens til at man la inn folk i skanneren, påvirket dem på en eller annen måte, og så noterte seg hvor i hjernen det skjedde noe morsomt, forteller Albert Gjedde.

– Det handler om at man etablerer en fornuftig hypotese om hva man forventer skal skje i hjernen når man påvirker testpersonene, og så etterprøver den hypotesen, legger Gjedde til.

Torben Ellegaard Lund håper også at tiden holder på å løpe fra de sensasjonelle overskriftene som skrives på bakgrunn av tvilsom fMRI-forskning.

– Det ville være flott med en verden der vitenskapelig «impact» ble vekta ut fra om bemerkelsesverdige funn lot seg reprodusere, snarere enn hvor god en historie man kan fortelle og hvor ofte historien blir sitert, skriver han i en e-post.

«Kaster meg selv under bussen»

Forskerne bak den nye studien fra Duke University bruker selv fMRI-skanning i forskningen. Derfor påpeker de også at den nye studien i høyere grad er gjennomført for å «redde» fMRI-teknikken enn for å vise at teknologien ikke kan brukes til noe.

– Dette er mer relevant for mitt eget arbeid enn noe som helst annet, sier hovedforskeren bak studien, Ahmad Hariri, til Duke Universitys universitetsmedium, Duke Today.

– Jeg er selv en del av feilen. Jeg kaster meg selv under bussen her. Men hele forskningsfeltet med fMRI kan dø ut hvis vi ikke påpeker de alvorlige begrensningene i teknologien, legger Hariri til. Han er professor i nevrovitenskap ved Duke University.

Han suppleres av professor og hjerneforsker ved Stanford University, Russell Poldrack, som ikke har vært en del av den nye studien:

– Det er tre ting du kan gjøre. Du kan gi opp alt sammen, du kan stikke hodet i sanden, eller du kan prøve å løse problemene, sier Russell Poldrack til Duke Today.

Referanse:

Maxwell L. Elliott mfl: What Is the Test-Retest Reliability of Common Task-Functional MRI Measures? New Empirical Evidence and a Meta-Analysis, Psychological Science, 2020. DOI: 10.1177/0956797620916786 Sammendrag

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no. Les originalsaken på videnskab.dk her.