1935年，一位名叫埃加斯·莫尼兹的雄心勃勃的神经学教授坐在一个研讨会的观众席上额叶他被神经科学家卡莱尔·f·雅各布森(Carlyle F. Jacobsen)对他与同事约翰·富尔顿(John Fulton)进行的一些实验的描述迷住了。雅各布森和富尔顿损坏了一只叫贝基的黑猩猩的额叶之后，他们观察到一个相当大的行为转变．贝基以前很固执，反复无常，很难训练，但术后她变得平静、镇定、顺从。

在阅读了一些关于额叶肿瘤及其如何影响人格的论文后，莫尼兹已经开始思考额叶手术对人类的潜在治疗价值。他认为一些精神障碍是由额叶回路的静态异常引起的。他假设，通过切除部分额叶，他也可以切除有问题的神经元和通路，在缓解患者症状的过程中。尽管莫尼兹一直在思考这种可能性，但雅各布森对贝基身上变化的描述促使莫尼兹在人类身上尝试类似的方法。在看了雅各布森的报告三个月后，他就这么做了，后来被称为额叶切除术的外科手术就诞生了。

莫尼兹的手术最初是在病人的头骨上钻两个洞，然后在额叶皮质下注射纯酒精，希望摧毁精神障碍所在的区域。然而，莫尼兹很快转向另一种消融工具——一种他称之为“白质刀”(在希腊语中是“白质刀”的意思)的钢环，并开始称这个过程为前额叶白质切开术。尽管按照今天的标准，他评估手术效果的方法还不够——例如，他通常只在手术后几天对患者进行监测——但莫尼兹报告说，大多数接受手术的患者都得到了恢复或改善。很快，前额叶白质切除术在世界各地的许多国家开始实施。

这个手术引起了神经学家沃尔特·弗里曼和神经外科医生詹姆斯·沃茨的兴趣。他们再次修改了手术程序，这一次需要使用一把大铲子从头骨侧面进入。一旦进入颅骨，就会上下摆动抹刀以期切断颅骨和颅骨之间的连接丘脑而且前额叶皮层(基于这样一种假设，即这些连接对情绪反应至关重要，当功能不正常时可能会引发疾病)。他们还将该手术重新命名为“额叶切开术”，因为白质切开术意味着只移除白质，而他们的方法并非如此。

几年后(1946年)，弗里曼对手术进行了最后一次修改。他主张用眼眶作为进入额叶的入口(再次切断丘脑和额叶区域之间的联系)。他选择了一把冰锥作为消融的工具。冰锥从眼窝插入，左右摆动切割，然后取出。这个过程可以在10分钟内完成;这种新的“经眶额叶切开术”的发展带来了额叶切开术真正的鼎盛时期。

经眶额叶切开术的引入使该手术的普及程度显著提高——可能是由于该手术的简单和方便。从1949年到1952年，在美国每年大约有5000例脑叶切除术(到20世纪70年代进行的脑叶切除术的总数)大概在4万到5万之间)．瓦茨强烈反对将额叶切开术转变成一种只需到办公室一趟就能完成的手术——而且是由精神科医生而不是外科医生来完成——这导致他和弗里曼终止了合作关系。

然而，弗里曼并不气馁;他成为经眶额叶切除术的热心推动者。他走遍了美国各地，在精神病院停留，为任何看起来符合条件的病人进行手术，并在他离开后培训工作人员进行手术。据信，弗里曼本人实施或监督了约3500例额叶切除术;他的病人包括多名未成年人和一名四岁儿童(手术后3周死亡)。

然而，最终经眶额叶切除术的流行度开始下降。有人可能会认为，这是因为人们认识到这种方法是多么野蛮(同时也认识到这种方法是建立在某种脆弱的科学理论基础上的)。然而，放弃这项行动的真正原因更为务实。额叶切断术的衰落始于对手术有效性的质疑，尤其是在治疗某些疾病如精神分裂症时。人们还认识到，某些类型的认知，如动机、自发性和抽象思维，在这个过程中受到了不可挽回的损害。给脑叶切除术钉上最后一颗钉子的是氯丙嗪等精神类药物的发展，这第一次为临床医生提供了治疗棘手的精神障碍病例的药理学选择。

现在，我们很容易把额叶切断术视为残忍的做法，并对这种手术为何有效的科学解释嗤之以鼻。然而，重要的是要把这些问题放在科学史上的时代背景中来看待。在一个有效的精神病药物还不存在的年代，心理外科干预被视为“未来的浪潮”。它们为治疗通常无法治愈和可能使人衰弱的疾病提供了希望。虽然对我们来说，额叶切开术似乎太过无选择性(这意味着如此严重的脑损伤不太可能只影响一种精神能力)，但减少额叶活动可能减少精神焦虑的想法实际上是基于当时可用的科学文献。

尽管如此，很明显，试图通过造成严重的脑损伤来治疗精神疾病的决定代表了逻辑在多个层面上的失败。当我们今天讨论神经科学时，我们通常认为这种严重错误的时代已经结束了。虽然自脑叶切除术以来，我们确实取得了进步(特别是在保护患者免受这种未经检验的危险治疗的安全措施方面)，但在神经科学的历史上，我们并没有从这个肮脏的时代走得很远。时至今日，关于大脑的未知之处仍比已知之处多，因此，可以预料的是，我们会继续在对大脑功能的认识、神经科学的实验方法等方面犯重大错误。

其中一些错误可能仅仅是由于人类理解困难问题的自然方法。例如，当我们遇到一个复杂的问题时，我们通常首先试图通过设计一些简单的描述方法来简化它。一旦达到了基本的理解，我们就会在这个基础知识的基础上进一步发展，从而形成更全面的理解——更有可能更好地接近真相。然而，在试图解释像神经科学这样复杂的事物时，这种过于简单化的概念化会产生无数错误的假设。在科学领域，这种类型的错误可能会让一个领域误入歧途数年，直到它回到正轨。

其他错误涉及研究方法。由于在过去的半个世纪里神经科学技术的快速进步，我们有了一些真正令人惊叹的神经科学研究工具，这些工具在100年前只存在于科幻小说中。然而，对这些工具的兴奋使得研究人员在我们完全准备好之前就开始大量使用它们。这导致使用的方法还不能回答我们认为它们可以回答的问题，并为我们提供了有时无法准确解释的结果。在接受我们获得的答案是合法的，并假设我们对结果的解释是有效的，我们可能会犯错误，可能会在一段时间内混淆假设的发展。

从20世纪到21世纪，神经科学的进展简直令人难以置信，我们在理解方面取得的成功远远超过了长期以来的失败。然而，任何科学领域都充满了错误，神经科学也不例外。在这篇文章中，我将仅仅讨论一些错误和误解如何继续影响神经科学领域的进展的例子。

的 ________________ 神经递质

如今神经元使用信号分子，比如神经递质人与人之间的交流是科学知识之一，即使是非科学家也广为人知。因此，这种认识诞生不到100年，可能有点令人惊讶。是在1921年德国科学家Otto Loewi首次证明当受到刺激时迷走神经释放一种化学物质可以影响附近细胞的活性。几年后，这种物质被亨利·戴尔分离出来并确定为乙酰胆碱(当时这种物质已经被识别出来，只是不是神经递质)。然而，直到20世纪中叶人们普遍认为神经递质在整个大脑中都有作用．其他神经递质的发现神经肽会分散在20世纪下半叶。

当然，每当一种新的神经递质(或其他信号分子，如神经肽)被发现时，科学家们想要回答的第一个问题就是“它在大脑中扮演什么角色?”回答这个问题的方法通常涉及某种程度的简化，因为研究人员似乎在寻找一个可以用来描述神经递质的压倒一切的功能。因此，神经递质发现的第一个真正有趣的功能往往成为定义它的一种方法。

渐渐地，已经发现的神经递质的功能变得如此多样化，把一个主要的作用附加到它身上不再是合理的，研究人员被迫修改他们最初对神经递质功能的解释，加入新的发现。有时，后来发现，与神经递质相关的原始功能甚至与这种化学物质在大脑中实际负责的任务不太匹配。然而，神经递质有一个主要功能的想法很难说服人们忘记。这就成了一个问题，因为这种不准确的概念化可能会导致数年的研究，以寻找支持神经递质的特定作用的证据，而这种假设的作用可能被误解——或完全错误。

神经肽催产素为这种现象提供了一个很好的例子。催产素的历史始于上文提到的亨利·戴尔。1906年，戴尔发现了牛垂体提取物可加速子宫收缩当给包括猫、狗、兔子和老鼠在内的各种哺乳动物服用时。这一发现很快促使人们探索使用类似的提取物来帮助人类分娩；研究发现，在生产进展缓慢的情况下，它们尤其有帮助。催产素对分娩的影响是它得名的原因，它来自希腊语，意思是“快速分娩”。

直到研究人员能够在实验室中合成催产素，催产素的临床应用才得到广泛应用。但在20世纪50年代之后，催产素成为最常用的引产剂在全球范围内(以商品名称Pitocin和Syntocinon出售)。然而，尽管催产素扮演着如此重要的角色在很大比例的怀孕中今天，在过去的几十年里，绝大多数关于催产素的研究和相关新闻都涉及到这种激素截然不同的功能:爱、信任和社会联系。

这方面的研究可以追溯到20世纪70年代，当时研究人员了解到催产素在大脑中达到了目标，这表明它可能在行为中发挥作用。不久之后，研究人员发现注射催产素可以促使未交配的雌性大鼠表现出母性行为像鸟巢建筑。然后研究者们开始探索催产素在各种社会互动中的可能作用从性行为到攻击行为。20世纪90年代初，一种不常见的物种——草原田鼠——发现了催产素对形成社会关系的潜在贡献。

草原田鼠是一种小型的北美啮齿动物，看起来有点像地鼠和老鼠的杂交品种。它们是一种不起眼的动物，除了它们的社会生活有一个不同寻常的特征:它们与异性田鼠形成一种似乎主要是一夫一妻制的长期关系。这在哺乳动物中并不常见，据估计只有介于两者之间不到3%到不到5%的哺乳动物物种显示出一夫一妻制的证据．

一夫一妻制的啮齿动物物种为在实验室研究一夫一妻制提供了一个有趣的机会。研究人员了解到，雌性草原田鼠开始表现出对雄性田鼠的偏好——这种偏好可以导致长期的依恋关系在同一个笼子里待了24小时后的男性。还有人注意到，对催产素使女性更有可能产生这种偏好对一只雄性田鼠，进行催产素治疗拮抗剂降低了这种可能性．因此，人们认识到催产素在草原田鼠异性社会关系的形成中起着至关重要的作用——这一发现将有助于掀起一股研究催产素在社会关系和其他亲社会行为中的作用的洪流。

当研究人员从草原田鼠等啮齿类动物着手，试图了解催产素在人类中可能发挥的作用时，表明催产素能促进人们积极情绪和行为的研究结果开始积累。例如催产素的使用，能增加信任吗．高水平的人催产素被观察到表现出更强的同理心．催产素被发现可以让人们更慷慨,促进长期关系中的忠诚一项研究甚至发现，抚摸狗与增加催产素水平有关无论是人还是狗．由于大量研究结果表明催产素对社交有积极作用，这种激素获得了一系列新的名称，包括爱的荷尔蒙,信任激素，甚至拥抱激素．

对催产素新发现的社会角色感到兴奋的是，研究人员急切地——也许是冲动地——开始探索催产素缺陷在精神疾病中的作用，以及通过催产素使用纠正这些缺陷的可能性。在这方面，有一种疾病获得了不成比例的关注，那就是自闭症谱系障碍(autism spectrum disorder，简称自闭症)。催产素缺乏似乎是自闭症的一个合乎逻辑的解释，因为社交障碍是自闭症的一个定义特征，而催产素似乎促进了健康的社会行为。然而，随着研究人员开始深入研究血液中催产素水平与自闭症之间的关系，他们没有发现两者之间的直接关系吗．研究人员没有被吓倒，他们探索了用鼻内给药催产素——将神经肽喷入鼻腔——来治疗自闭症患者的症状。最初，有鼻内症状催产素可能对改善自闭症症状有效(下面会详细介绍)。

然而，很快，一些人开始质疑，是否所有围绕“信任激素”的兴奋导致研究人员在实验设计上匆忙做出决定，因为所有使用鼻内催产素给药方法的研究都使用了一种尚未得到充分验证的方法。研究人员转向鼻内给药的方法，因为催产素进入血液似乎没有穿过血脑屏障在数额可观;然而，有迹象表明神经肽确实通过鼻内途径进入大脑．然而，根据研究，问题是即使通过鼻内给药，到达大脑的催产素也很少有人估计只有施用剂量的0.005%．即使使用很高的剂量，通过鼻内给药到达大脑的剂量似乎不能与催产素的剂量相比直接进入动物的大脑(脑室内)来影响行为。

但许多研究已经表明了这种影响，那么到底发生了什么呢?一种可能性是，这种效应不是由于催产素对中枢神经系统的影响，而是由于催产素进入血液，并与大脑中大量的催产素受体相互作用周围神经系统；如果是真的，这就意味着外生催产素并没有像研究人员假设的那样对大脑产生影响。另一种更令人担忧的可能性是，许多发表的关于鼻内催产素效果的研究都存在方法论上的问题，比如分析数据的统计方法有问题。

的确,对一些开创性论文的统计方法的批评在这方面都是公开的。最近的一项研究也发现鼻内催产素的研究通常样本量小；小型研究的重要发现更有可能是统计偏差，不能代表真实的影响。也很有可能整个研究领域都受到发表偏倚的影响这是一种倾向，即发表观察到显著结果的研究报告，而忽视发表没有看到任何显著效果的研究报告。这似乎是一种必要的邪恶，因为杂志读者更有可能对学习新发现感兴趣，而不是那些没有任何结果的实验。然而，忽视不重要的发现可能会导致对观察到的效应的重要性的夸大，因为现有的文献似乎表明没有相互冲突的证据(即使这样的证据可能隐藏在世界各地研究人员的文件柜里)。

这些潜在的问题被不一致的研究结果和复制或重复研究的失败所强调，这些研究报告了鼻内催产素的显著效果。例如，最具影响力的一项关于鼻内催产素的研究发现催产素增加信任,已经未能复制好几次了。在许多情况下，在最初的报告表明有显著效果之后，才出现了无效研究结果。例如，上面提到的早期自闭症研究的结果与多个随机对照试验相矛盾在这里而且在这里)的研究，报告称缺乏显著的治疗效果。

毫不奇怪，多年来，人们对催产素作为一种促进积极情绪和行为的神经肽的简单理解也变得更加复杂，因为人们了解到催产素的效果可能并不总是那么美好。例如，在一项研究中，研究人员观察到鼻内催产素与增加嫉妒和幸灾乐祸有关的．另一个研究发现催产素增加了民族中心主义或认为自己的种族或文化优于他人的倾向。在最近的一项研究中，鼻内注射催产素会增加攻击行为．为了使情况更加复杂，催产素对男性和女性的影响可能不一样甚至可能是在不同的个体和不同的环境背景下是完全不同的．

为了解释这些不一致的发现，研究人员对催产素在社会行为中的作用提出了新的解释。例如，一种假设认为催产素与促进反应有关任何重要的社交暗示——无论是积极的(如微笑)还是消极的(如攻击);这有时被称为“社会显著性”假说。尽管最近有很多努力来调和催产素研究中看似矛盾的发现，然而，关于催产素的作用仍然没有达成共识，而催产素与积极社会行为有关的假设继续指导着这一领域的大部分研究。

因此，多年来，对催产素的研究一直集中在这种神经肽的作用上，往好了说是耸人听闻，往坏了说是有严重缺陷。而催产素只是这一现象的最新例子。在1990年代,多巴胺获得了"快乐神经递质"的美誉不久之后,5 -羟色胺被称为“情绪神经递质”。这些命名是基于与这些神经递质相关的最令人信服的发现:多巴胺参与处理奖励刺激，血清素是抑郁症治疗的目标。

然而，现在我们对这些物质了解得更多了，很明显，这些功能的简短定义太简单了。多巴胺和血清素不仅分别与奖励和情绪有关，而且这两种神经递质在奖励和情绪中的作用似乎非常复杂，人们对它们的了解也很少。例如，大多数研究人员不再认为多巴胺信号原因快乐，但它与其他复杂的难忘的经历有关，比如重要刺激的识别在环境中——它们是否积极(如奖励)或消极．同样，血清素水平本身并不能决定情绪现在已经是常识了在科学界(它也正在进入公众的认知)。因此，这些简短、容易记住的标题具有误导性，而且有些无用。

在给一种神经递质或神经肽指定一种功能时，我们忽略了一些重要的事实，比如这些神经化学物质通常具有多种功能受体它们所针对的亚型，有时会产生截然不同的效果。我们忽视了大脑的不同区域对每种神经化学物质有不同水平的受体，并且可能优先使用一种受体亚型而不是另一种受体亚型，这导致了具有不同功能专门化的不同大脑区域的不同活动模式。再加上受体激活的所有下游效应(取决于受体的亚型、所发现的大脑区域等，这可能会有很大的差异)，你就有了一幅极其复杂的图。试图用一个函数来总结它是荒谬的。

这些简化的方法不仅阻碍了对大脑的更全面的理解，还导致了无数的研究时间和研究资金的浪费，这些研究成果最终可能不得不被更复杂的东西所取代。无论如何，这种科学上的简化似乎是有目的的。我们的大脑倾向于用这些直接的方式来解释事情——可能是因为没有一些可理解的框架来开始，理解像大脑这样复杂的东西似乎是一项艰巨的任务。然而，如果我们打算使用这种方法，我们至少应该在更多地意识到我们倾向于这样做的情况下这样做。通过认识到这一点，当涉及到大脑时，我们所讲述的故事几乎总是比我们倾向于相信的要复杂得多，也许我们可以避免犯过去曾经犯过的过度简化的错误。

精神治疗药物和它们所纠正的缺陷

在20世纪50年代之前，精神障碍的治疗看起来与今天非常不同。如上所述，未经改进的神经外科手术，如经眶额叶切开术，被认为是一种可行的方法来治疗各种疾病，从恐慌症到精神分裂症。但是，额叶切除术只是当时使用的许多潜在危险的干预措施之一，这些措施对改善大多数患者的心理健康基本上没有什么作用。药理学治疗也没有更精细，而且经常涉及使用药物，只是作为强镇定剂，使患者的行为更容易控制。

然而，在20世纪50年代，当一波新的药物成为精神疾病治疗的一部分时，情况开始发生戏剧性的变化。第一批治疗精神分裂症的抗精神病药，第一批抗抑郁药，第一批治疗焦虑和失眠的苯二氮平类药物都是在这十年中发现的。一些把20世纪50年代称为“黄金十年”精神药理学，以及随后几十年的“精神药理学革命”，因为在这段时间里，精神药物的发现和发展将呈指数级发展;很快，药物治疗将成为治疗精神疾病的首选方法。

在20世纪下半叶，新的精神药物的成功让人有些惊讶，因为人们对这些药物用于治疗的疾病仍然知之甚少。因此，通过反复试验的过程，药物往往被发现是有效的，也就是说，我们可以测试尽可能多的物质，最终可能会找到一种治疗这种疾病的药物。由于人们对这些疾病的生物学原因知之甚少，如果一种具有已知机制的药物被发现对具有未知机制的疾病有效，通常会导致一种假设，即该疾病一定是由于药物影响的系统紊乱所致。

抗抑郁药就是这种现象的一个典型例子。在20世纪50年代之前，对抑郁症的生物学理解基本上是不存在的。当时关于抑郁症的主流观点是精神分析——抑郁症是由一个人性格中交战的各个方面之间的内部冲突引起的，而这些冲突通常被认为是由一个人早年经历的麻烦或创伤性经历的内化造成的。唯一的非精神分析治疗方法涉及人们知之甚少且通常不成功的程序，如电休克疗法在某些情况下真的有效吗还有巴比妥酸盐和安非他明等治疗药物，这两种药物似乎并没有针对抑郁症的特定作用，而是分别造成了广泛的镇静或刺激作用。

第一批抗抑郁药是偶然发现的。伊丙嗪是首批专门用于治疗抑郁症的药物之一，另一种是丙咪嗪，它与伊丙嗪几乎同时被发现并首次用于临床，它的故事就是一个很好的例子。在20世纪50年代初，研究人员正在研究一种名为联氨的化学物质，并研究其衍生物的抗结核病特性(当时结核病是一种祸害，测试任何化学物质的治疗潜力都是例行工作)。有趣的是，如果德国人在二战期间没有把联氨用作火箭燃料，联氨衍生物可能永远不会被测试在战争结束时发现大量剩余的物质然后出售以低廉的价格卖给制药公司

1952年，在纽约斯塔顿岛的海景医院，一种叫做伊丙肼的肼衍生物在肺结核病人身上进行了测试。尽管这种药物在治疗结核病方面似乎并不优于其他抗结核药物，但在这些初步试验中注意到一种奇怪的副作用:服用伊proniazid的患者表现出精力增加和情绪显著改善。一位研究人员报告病人们“在大厅里跳舞，尽管他们的肺里有洞。”虽然一开始大部分人都忽略了伊丙嗪治疗的“副作用”，但最终研究人员开始对药物本身的情绪改善效果感兴趣;在20世纪90年代末之前，这种药物被用于治疗抑郁症患者。

大约在第一批抗抑郁药物被发现的同时，一种叫做荧光分光光度法被开发。这项技术允许研究人员检测神经递质的水平变化类,(如多巴胺、血清素、去甲肾上腺素)。荧光光谱法允许研究人员确定伊丙嗪和丙咪嗪对单胺有影响。具体来说，服用这些抗抑郁药物与血清素和去甲肾上腺素水平的增加有关。

这个发现导致了抑郁的第一个生物学假说该研究表明，抑郁症是由血清素和/或去甲肾上腺素水平缺乏引起的。起初，这个假说主要集中在去甲肾上腺素上，被称为“去甲肾上腺素假说”。去甲抑郁症的假说。”然而，后来——部分由于针对血清素系统开发的抗抑郁药物被认为有效——人们将重点更多地放在了血清素在抑郁症中的作用上，“血清素抑郁症假说”将成为最广泛接受的抑郁症观点。

血清素假说不仅得到了科学界的认可，而且在很大程度上也得到了科学界的认可到抗抑郁药物广告中频繁提到的血清素能机制——被广大公众所接受。它将指导多年的药物开发和研究。然而，当血清素假说达到鼎盛时期时，研究人员也发现，它似乎并没有讲述大脑的全部故事病因抑郁症。

血清素假说出现了许多问题。一是抗抑郁药物需要数周时间才能产生治疗效果，但他们的对血清素水平的影响似乎在数小时内就会发生后管理。这表明，至少，除了增加血清素水平外，还有其他机制参与了药物的治疗效果。其他质疑这一假设的研究也开始积累起来。例如,实验中没有发现人体血清素的消耗会导致抑郁症状．

现在有一长串的实验发现对血清素和去甲肾上腺素能假说提出了质疑(事实上，这一研究领域更加混乱了有证据表明，抗抑郁药物甚至可能并不那么有效)．显然，单胺水平的变化是大多数抗抑郁药的结果，但似乎血清素或去甲肾上腺素水平与抑郁之间没有直接关系。至少，该机制必须有另一个组成部分。

例如，一些人已经提出血清素水平的增加与神经发生的促进有关(新神经元的诞生)在海马体中，海马体是调节应激反应的重要大脑区域。但最近研究人员也开始明显偏离血清素假说，表明抑郁症的基础完全不同。例如，最近的一个假说，关注的是谷氨酸系统的作用在抑郁症的发生中。

抑郁症的血清素假说只是众多精神障碍生物原因假说中的一个，这些假说是建立在一个假设的基础上的，即治疗疾病的药物的主要机制必须是纠正导致疾病的主要功能障碍。同样的逻辑也被用来设计精神分裂症的多巴胺假说．和低唤醒假说注意缺陷多动障碍。这两种假说一度分别是精神分裂症和注意力缺陷多动症最常被吹捧的解释，但现在普遍被认为过于简单(至少在它们最初的表述中)。

构建这些假设的逻辑有些重复:药物A增加B并治疗紊乱C，因此紊乱C是由B的缺乏引起的。它忽视了B可能只是影响下游靶点D的一个因素，因此药物的效果可能通过多种方式实现，而B只是其中之一。它没有认识到神经系统的复杂性，以及可能与精神疾病的发作有关的众多因素。这些因素不仅包括神经递质，还包括激素、基因、基因表达、环境的各个方面，以及一系列其他可能的影响因素。精神病学的复杂性很可能意味着，像抑郁症这样的疾病的发展有几乎难以想象的多种途径，而我们对其中主要途径的了解可能仍处于非常初级的水平。

因此，当我们将如此复杂的问题简化为主要依赖于一种神经递质的水平时，我们就犯了本文第一节所讨论的类似类型的错误，但可能会产生更大的影响。因为将精神疾病简化为“一种神经递质”疾病所导致的错误不仅影响神经科学的进展，而且影响这些疾病患者的精神和身体健康。医生给这些患者开了许多精神类药物，以为他们的疾病很简单，只要调节一些“化学失衡”就能治好;也许这并不奇怪精神类药物对数量惊人的大量患者无效．许多患者继续服用这类药物——有时收效甚微——尽管会产生严重的副作用。因此，在这一领域更有必要摆脱基于已知机制寻找简单答案的做法，而冒险进入更令人生畏和未知的领域。

我们对功能性神经成像的信念

作为创造大脑活动图像的方法，比如正电子发射断层扫描(PET)和功能性磁共振成像(功能磁共振成像)是在20世纪下半叶发展起来的，可以理解的是，它们在神经科学家中引发了巨大的兴奋。这些方法让神经科学实现了曾经被认为是不可能的事情——能够(接近)实时地看到大脑中发生的事情。通过使用功能磁共振成像(fMRI)等技术监测大脑血液流动，人们可以知道当某人执行某些动作(例如完成一项记忆任务、想着爱人、观看奖励或厌恶刺激的图片等)时，大脑的哪个区域接收了最多的血液，进而可以知道哪个区域的神经元最活跃。

这种神经成像方法最终让研究人员对结构和功能之间难以捉摸的联系得出结论，被称为功能性神经成像。在过去的几十年里，功能神经成像方法已经成为神经科学中最受欢迎的研究工具之一。功能磁共振成像在发展后不久就超越了PET，成为了功能神经成像的首选工具(由于多种因素，包括更好的空间分辨率和更小的侵入性方法)，并一直是首选的调查方法在超过40000项已发表的研究中自1990年代以来。

功能性神经成像——尤其是功能磁共振成像——能够解开大脑无数秘密的潜力不仅引起了研究人员的兴趣，也引起了大众媒体的兴趣。媒体很快意识到，功能磁共振成像(fMRI)的研究结果可以简化，与一些彩色的脑部扫描图片相结合，并作为在理解大脑的哪些部分负责某些行为或行为模式方面取得巨大飞跃的代表向公众出售。这些研究的简单化导致了令人难以置信的说法，复杂的行为和情感模式就像宗教或嫉妒主要来自大脑的一个区域。

幸运的是，这波哗众哗众的浪潮已经平息了一些，因为许多神经科学家一直在大声疾呼，这种过度简化的类型是如何传播关于大脑的谎言，并歪曲了功能性神经成像的能力。反对过度简化功能磁共振成像结果的观点，通常也是反对过度简化本身的观点。假设方法没有缺陷，但解释是有缺陷的。然而，越来越多的研究人员断言，不仅神经成像实验报告的结果容易被误解，而且它们往往是不准确的。

功能性神经成像的一个主要问题是如何处理这些实验数据。例如，在功能磁共振成像中，该设备通过将大脑图像划分为数千个称为体素的3d小立方体来创建大脑的表征。各体素能代表超过一百万个神经元的活动吗．然后，研究人员必须分析数据，以确定哪些体素表明血液流动水平较高，这些结果被用于确定大脑的哪个区域最活跃。然而，大脑的大部分时刻都是活跃的，因此研究人员必须将每个体素的活动与另一项任务中该体素的活动进行比较，以确定在他们感兴趣的任务中某一特定体素的血流是否更高。

由于数据量巨大，在确定在特定体素中观察到的血流是否代表基线以上的活动时出现了一个问题。每一个功能磁共振成像图像可以由4万到50万的体素组成根据机器的设置，每次实验都涉及许多图像(有时数千张)，每张图像间隔几秒钟。这就产生了一个被称为多重比较问题的统计复杂性，本质上说，如果你执行大量的测试，你更有可能通过偶然的机会找到一个重要的结果，而不是只执行一个测试。

例如，如果你抛一枚硬币10次，你得到反面9次的可能性很小。但是，如果你投掷5万枚硬币10次，你会更有可能看到这个结果至少有一枚硬币．这个抛硬币的结果，用实验术语来说，我们称之为假阳性。如果你使用的是一枚典型的硬币，10次投掷中得到9次背面并不能说明该硬币的内在特性——这只是偶然发生的统计偏差。当研究人员在功能磁共振成像研究中进行数百万次(活动体素和基线体素之间)比较时，同样的事情更有可能发生。单凭偶然的机会，其中一些可能会显示出一个重要的活动水平。

这个问题通过例子得到了说明一组研究人员进行的实验在2009年的一项研究中，科学家们对一条大西洋鲑鱼(没错，就是这种鱼)的尸体进行了功能磁共振成像扫描。科学家们将鲑鱼放入功能核磁共振扫描仪中，并向它们展示了一组描述人们在不同社交场合的图片。他们甚至问了鲑鱼——又是一条死鱼——照片中的人在经历什么情绪。当研究人员在不纠正多重比较问题的情况下分析他们的数据时，他们发现了一个奇迹:死鱼似乎显示出大脑活动，表明它在“思考”照片中描绘的情绪。当然，事实并非如此;相反，由于多重比较问题而出现的假阳性使鱼的大脑看起来好像有真实的活动，但显然没有。

鲑鱼实验表明，在分析功能磁共振成像数据时，多重比较问题是一个多么严重的问题。然而，这个问题现在是一个众所周知的问题，大多数研究人员在统计分析他们的神经成像数据时都以某种方式纠正了这个问题。然而，即使在今天，也不是所有人都这样做2012年对241项fMRI研究的回顾发现，其中41%的作者没有报告做过任何调整来解释多重比较的问题。然而，即使有意识地试图避免多重比较问题，他们在产生可靠结果方面的效果如何仍然是个问题。

例如,处理多重比较问题的一种方法这个方法在功能磁共振成像研究人员中很流行聚类．在这种方法中，只有当相邻的体素簇一起活跃时，才有足够的理由认为大脑的某个区域比基线区域更活跃。这里的部分理由是，如果一个结果是合法的，它更有可能涉及活动体素的聚集，因此通过关注集群而不是单个体素，可以减少假阳性的可能性。

集群的问题在于，它似乎并不总是能很好地工作。例如,今年发表的一项研究分析了功能磁共振成像数据使用三种最流行的功能磁共振成像软件包对近500名受试者进行了研究，发现一种常见的聚类方法仍然导致高达70%的假阳性率。因此，即使研究人员煞费苦心地解释多重比较问题，结果往往似乎也不能激发人们的信心，让他们相信观察到的影响是真实的，而不仅仅是大脑活动随机波动的结果。

这并不是说功能磁共振成像数据不应该被信任，也不是说功能磁共振成像不应该被用来探索大脑活动。相反，它表明需要采取更多的注意，以确保功能磁共振成像数据得到适当的管理，以避免得出错误的结论。然而，不幸的是，功能磁共振成像的困难并不是开始和结束于多重比较问题。许多功能磁共振成像研究也存在样本量小的问题．这使得检测真正的效果更加困难，当观察到一些效果时，也意味着它更有可能是假阳性。此外，这意味着当一个真实的效应被观察到时，效应的大小更有可能被夸大。一些研究人员也认为神经成像研究存在发表偏见这进一步夸大了任何重大发现的重要性，因为相互矛盾的证据可能无法公开。

总之，这表明在进行和解释功能磁共振成像实验结果时需要更加谨慎。功能磁共振成像是一项了不起的技术，它为帮助我们更好地理解神经系统提供了巨大的希望。然而，功能神经成像是一个相对年轻的领域，我们仍在学习如何正确使用功能磁共振成像等技术。因此，正如任何新技术或最近开发的领域一样，随着我们对如何获取数据和解释结果的最佳实践的欣赏，我们将会有一个学习曲线。因此，当我们继续学习这些东西的时候，我们应该在评估功能神经成像实验的结果时使用相当的克制和批判性的眼光。

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过去几个世纪神经科学的进步改变了我们对人类意义的理解。在那段时间里，我们了解到，人类的状况与这个悬浮在颅骨脑脊液中的脆弱组织密不可分。我们发现，大多数影响我们行为的痛苦都起源于那个组织，然后我们开始想办法控制大脑活动——通过使用各种天然和人造的物质——来治疗那些痛苦。我们发展了在大脑活动发生时观察大脑活动的能力，在理解大脑功能方面取得了进展，而人类曾经被认为无法理解大脑功能。神经科学的许多研究工具仍在完善中，但它们有希望在未来50年取得更大的突破。

一路上所犯的错误是意料之中的。随着一门学科的发展，权威知识的积累并不遵循直线轨迹。相反，它需要一个准确的洞察力，然后在黑暗中摸索一段时间，然后再做出另一个真实的推论。神经科学也不例外。尽管我们倾向于高度评价我们目前在这一领域的知识状态，但在任何时候，它仍有可能充满错误。我们的目标不是要达到那种意义上的完美，而只是要认识到不可能做到这一点。认识到我们所知道的永远没有我们自以为知道的那么多，并经常评估哪些理解的方法会把我们引入歧途，我们就更有可能接近真理。

参考资料(除了上面的链接文本):

神经科学的起源。纽约，纽约:牛津大学出版社;1994.

Valenstein ES。伟大而绝望的治疗:精神外科和其他精神疾病激进治疗的兴起与衰落。纽约，纽约州:Basic Books, Inc.;1986.

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共识的局限性:被广泛接受的假设有时会阻碍理解