1935年，一位雄心勃勃的神经学教授Egas Moniz坐在一场关于额叶他被神经科学家卡莱尔·f·雅各布森(Carlyle F. Jacobsen)对他和同事约翰·富尔顿(John Fulton)进行的一些实验的描述迷住了。杰克布森和富尔顿损坏了一只叫"贝基"的黑猩猩的额叶后来他们观察到一个相当大的行为转变．贝基以前是一个顽固、古怪、难以训练的人，但手术后她变得平和、沉着、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在人类身上的潜在治疗价值。他认为一些精神障碍是由额叶回路的静态异常引起的。通过切除部分额叶，他假设在缓解患者症状的过程中，他也将移除有问题的神经元和通路。尽管莫尼兹一直在思考这种可能性，但杰克布森对贝基身上变化的描述是莫尼兹尝试用类似方法对待人类的动力。他在看了雅各布森的演讲三个月后就这么做了，后来被称为额叶切除术的手术就这样诞生了。

莫尼兹的手术最初是在病人的颅骨上钻两个洞，然后在额叶的皮质下注射纯酒精，希望摧毁精神疾病所在的区域。然而，莫尼兹很快转向了另一种消融工具——他称之为白质刀的钢环——并开始将这种手术称为前额白质切开术。尽管以今天的标准来看，他评估手术效果的方法还不够充分——例如，他通常只在手术后监测病人几天——但Moniz报告说，大多数接受手术的病人都恢复了或有所改善。很快，前额叶白质切除术在世界上许多国家开始实施。

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，这次是用一个大刮刀从侧面进入颅骨。一旦进入颅骨，抹刀就会上下摆动，希望能切断颅骨之间的连接丘脑和前额叶皮层(基于这样一种假设，即这些联系对情绪反应至关重要，如果功能不正常，可能会导致疾病)。他们还将其重新命名为“额叶切除术”，因为白质切开术只切除了白质，而他们的方法并非如此。

几年后(1946年)，弗里曼对手术做了最后一次修改。他主张使用眼窝作为额叶的入口(再次切断丘脑和额叶区域之间的连接)。他选择了冰锥作为消融的工具。冰锥通过眼窝插入，摆动来切割，然后取出。整个过程可以在10分钟内完成;这种新型的“经眶额叶切除术”的发展，使额叶切除术真正进入了全盛时期。

经眶额叶切除术的引入使该手术的普及程度显著提高——也许是由于该手术的简便和方便。从1949年到1952年，美国每年进行大约5000例额叶白质切除术(这是到20世纪70年代完成的额叶白质切除术总数)大概在4万到5万之间）.瓦茨强烈反对将额叶切除术转变为一种可以在一次快速的办公室访问中完成的手术，而且是由精神病医生而不是外科医生完成的，这导致他和弗里曼断绝了他们的伙伴关系。

然而，弗里曼并没有气馁;他成为经眶额叶切除术的热心推动者。他在美国各地旅行，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。弗里曼本人被认为实施或监督了大约3500例额叶切除术;他的病人包括一群未成年人和一个4岁的孩子(在手术3周后死亡)。

然而，最终，经眶额叶切除术的流行开始消退。有人可能会认为，这是因为人们认识到这个过程是多么的野蛮(同时也认识到这个方法是建立在一些脆弱的科学基础上的)。然而，放弃这一行动的真正原因更为务实。额叶切除术的衰落始于对手术有效性的质疑，尤其是在治疗精神分裂症等特定疾病方面。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弥补的损害。最后一根钉在脑叶切除术棺材上的钉子是精神药物的发展，比如氯丙嗪，它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，我们很容易将额叶切除术视为一种残忍的行为，并对这种手术为何会奏效的看似脆弱的科学解释嗤之以鼻。然而，把这些问题放在当时的背景下看待，是很重要的。在一个有效的精神药物还不存在的时代，精神外科干预被视为“未来的潮流”。它们为治疗疾病提供了一种有希望的可能性，这些疾病通常无法治愈，并可能使人衰弱。虽然目前对我们来说，额叶切除术的方法似乎过于非选择性(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的科学文献。

尽管如此，明确表明，通过造成显着脑损伤，试图治疗精神病疾病的决定代表了多个层面的逻辑失败。当我们今天讨论神经科学时，我们常常认为我们这种令人震惊的错误的日子结束了。虽然我们从曲面术时肯定进展（特别是在保护来自这种未经测试的危险和危险的治疗的保障患者中），但我们并不是从神经科学史上的这种令人震惊的时间暂时被清除。今天，大脑仍然比众所周知更为未知，因此需要预期我们在如何考虑脑功能，神经科学的实验方法以及更多的情况下，我们继续做出重大错误。

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直接的方法来简化它。一旦获得了基本的认识，我们就会在这基础知识的基础上加以补充，以发展出更彻底的理解——也就是更有可能更接近事实真相的理解。然而，当试图解释像神经科学这样复杂的东西时，这种过于简单的主题概念可能会产生无数错误的假设。在科学领域，这些类型的错误可能会导致一个领域误入歧途多年，直到它找到回归正轨。

其他错误还包括研究方法。由于神经科学在过去的半个世纪里取得了快速的技术进步，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年前只是科幻小说里才有的。然而，由于对这些工具的兴奋，在某些情况下，研究人员在我们还没有完全准备好之前就开始广泛地使用它们。这导致我们使用的方法还不能回答我们认为它们能回答的问题，并给我们提供了我们有时无法准确解释的结果。在接受我们得到的答案是合法的，并假设我们对结果的解释是有效的，我们可能会犯错误，这可能会混淆假设发展一段时间。

20世纪和21世纪的神经科学进展并没有任何心灵令人难以置信，我们在理解远远超过我们的长期失败时取得成功。然而，任何科学领域都有错误，神经科学没有什么不同。在本文中，我将仅讨论误解和误解如何影响神经科学领域的进展情况的一些例子。

的 ________________ 神经递质

现在的事实是，神经元利用信号分子神经递质相互交流是科学知识之一，即使不是科学家也广为人知。因此，令人有点惊讶的是，这种理解的历史还不到100年。是在1921年德国科学家奥托·洛伊首先证明了这一点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动。几年后，这种物质被亨利·戴尔分离出来并确定是乙酰胆碱（此时已经鉴定的物质，仅作为神经递质的物质）。然而，直到20世纪中叶，那神经递质在大脑中被广泛使用．其他神经递质的发现神经肽分散在20世纪下半叶。

当然，每次发现一种新的神经递质(或神经肽等其他信号分子)时，科学家们想要回答的第一个问题是“它在大脑中扮演什么角色?”回答这个问题的方法通常涉及到某种程度的简化，因为研究人员似乎在寻找一个最重要的功能，可以用来描述神经递质。结果，通常神经递质发现的第一个真正有趣的功能就是定义它的方法。

逐渐，神经递质的发现功能变得如此多样化，即​​将其归因于它的主要角色是不合理的，并且研​​究人员通过纳入新发现来修改神经递质的功能的初步解释。有时候，它稍后发现，与神经递质的原始功能甚至没有匹配，化学物质实际上对大脑中的任务相匹配。然而，神经递质具有一个主要功能的想法，可能很难说服人们忘记。这成为问题，因为不准确的概念化可能导致多年的研究寻求证据支持神经递质的特定作用，而假设的作用可能被误解 - 或彻底的错误。

神经肽催产素为这一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，戴尔发现了这些牛垂体提取物能加速子宫收缩当给猫、狗、兔子和老鼠等各种哺乳动物喂食时。这一发现很快于是人们开始探索使用类似的提取物来帮助人类分娩；研究发现，对于进展缓慢的分娩，它们尤其有帮助。它对分娩的影响就是催产素得名的原因，它来自希腊语，意为“快生”。

直到研究人员能够在实验室合成催产素，临床才广泛使用催产素。但在那之后的50年代，催产素成为最常用的引产剂(以Pitocin和Syntocinon的商标销售)。然而，尽管催产素起着如此重要的作用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了这种荷尔蒙非常不同的功能:爱、信任和社会联系。

这一研究可以追溯到20世纪70年代，当时研究人员发现催产素可以到达整个大脑的目标，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老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参与各种社会互动的可能性从性行为到攻击行为。在20世纪90年代早期，一些关于催产素对形成社会关系的潜在贡献的发现是从一个不常见的物种中出现的:草原田鼠。

草原田鼠是一种小型北美啮齿动物，看起来有点像地鼠和老鼠的杂交。除了它们的社会生活有一个不寻常的特点外，它们其实是一种普通的动物:它们与异性田鼠形成长期的一夫一妻制关系。这在哺乳动物中并不常见，因为据估计只有在两者之间不到3%到不到5%的哺乳动物物种有一夫一妻制的证据．

一夫一妻制的啮齿动物为在实验室中研究一夫一妻制创造了一个有趣的机会。研究人员发现，雌性草原田鼠开始表现出对雄性的偏爱——这种偏爱可以导致长期的依恋关系仅仅在同一个笼子里呆了24小时的男性。人们还观察到催产素使女性更有可能产生这种偏好对雄性田鼠进行催产素治疗拮抗剂降低了发病的可能性．因此，催产素被认为在草原田鼠异性间社会关系的形成中起着至关重要的作用——这一发现将有助于发起一场关于催产素参与社会关系和其他亲社会行为的研究热潮。

当研究人员从草原田鼠等啮齿动物转向试图了解催产素在人类中可能发挥的作用时，研究结果表明，催产素可以促进人类的积极情绪和行为，这一研究结果开始累积。例如，使用催产素，会增加信任吗．高水平的人催产素表现出更强的同理心．催产素的使用被发现让人们更慷慨,促进对长期关系的忠诚一项研究甚至发现，抚摸狗狗与催产素水平增加有关在人类和狗．由于大量的研究结果表明催产素对社交有积极的作用，这种荷尔蒙获得了一系列新的绰号，包括爱的荷尔蒙,信任激素，甚至拥抱激素．

这些新发现的催产素的社会作用让研究人员兴奋不已，他们急切地——也许是冲动地——开始探索催产素缺失在精神疾病中的作用，以及通过催产素管理来纠正这些缺陷的可能性。在这方面，有一种疾病得到了不成比例的关注，那就是自闭症谱系障碍，或自闭症。催产素缺乏似乎是对自闭症的合理解释，因为社交障碍是自闭症的定义特征，而催产素似乎能促进健康的社交行为。然而，当研究人员开始深入研究血液中的催产素水平与自闭症之间的关系时，他们发现没有发现什么似乎是直接的关系．研究人员并没有被吓倒，而是探索了将催产素喷入鼻腔，以缓解自闭症患者的症状。最初，有鼻内症状催产素可能对改善自闭症症状有效(下面将详细介绍)。

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注射方法的研究都使用了一种尚未完全验证的方法。研究人员转而采用鼻内给药的方法，因为催产素会进入血液没有穿过血脑屏障吗在数额可观;然而，有迹象表明神经肽确实通过鼻内途径进入大脑．然而，问题是，即使通过鼻内注射，也只有很少的催产素到达大脑一项估计只有给药剂量的0.005%．即使使用非常高的剂量，也会通过鼻内输送到达大脑似乎无法与必须注射的催产素数量相媲美直接进入动物的大脑(脑室内)来影响行为。

但许多研究表明了这种效应，那么到底是怎么回事呢?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体内大量的催产素受体相互作用周围神经系统；如果这是真的，那就意味着外生研究人员假设催产素对大脑没有影响。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影响的研究存在方法论问题，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个领域已经公开了。最近的审查也发现了鼻内催产素的研究通常样本量小；小型研究的重大发现更有可能是统计偏差，而不能代表真实的效果。也有可能整个研究领域都受到发表偏倚的影响，即倾向于发表那些观察到显著结果的研究报告，而忽略那些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，因为期刊的读者更有可能对学习新发现感兴趣，而不是没有结果的实验。然而，忽略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矛盾的证据(即使这样的证据可能隐藏在世界各地的研究人员的文件抽屉里)。

这些潜在的问题受到不一致的研究结果和复制的尝试失败，或重复，研究鼻内催产素显着的研究。例如，鼻内催产素最有影响力的研究之一，发现这一点催产素增加信任,已经无法复制好几次了。在许多情况下，在最初的报告显示了显著的效果之后，无效的研究结果就出现了。例如，上面提到的早期自闭症研究的发现，已经被多个随机对照试验(见在这里和在这里)，但据报道缺乏显著的治疗效果。

不足为奇的是，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是与嫉妒和沾沾自喜有关．另一个研究发现催产素会增加民族优越感，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，鼻内给催产素增加攻击行为．更复杂的是催产素对男性和女性的影响可能不同甚至可能是在不同的个体和不同的环境中是完全不同的．

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，有一种假设认为催产素参与促进反应任何重要的社交暗示——无论是积极的(如微笑)还是消极的(如攻击性);这有时被称为“社会突出”假说。尽管最近在催产素研究中有一些看似矛盾的发现，但是，对于催产素的作用，人们仍然没有达成共识，并且催产素参与积极社会行为的假设继续指导着这一领域的大多数研究。

因此，多年来，对催产素的研究一直集中在神经肽的作用上，往好了说，是耸人听闻的，往坏了说，是有严重缺陷的。催产素只是这种现象的最新例子。在1990年代,多巴胺赢得了“愉悦神经递质”的美誉。不久之后,血清仁被称为“情绪神经递质”。这些名称是基于与这些神经递质有关的最引人注目的发现:多巴胺参与处理奖励刺激，血清素是治疗抑郁症的目标。

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过简单了。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和缺乏理解。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经历有关，比如识别重要刺激在环境中——它们是否是积极的(如奖励)或消极．同样，血清素水平本身并不能决定情绪现已成为常识在科学界（并在公众感知中找到了途径）。因此，这些短暂的，易于记忆的标题是误导的 - 而且有点无用。

在将一种功能分配给一种神经递质或神经肽时，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重功能受体他们采取行动的亚型，有时效果急剧不同。我们忽略了考虑大脑的不同区域对每个神经化学的受体水平不同，并且可以优先用一个受体亚型填充在另一个受体亚型 - 导致不同脑区中的不同活动模式，具有不同的功能专业。添加至受体激活的所有下游效果（这可能因受体亚型而显着变化，所以它发现的大脑面积等），并且您具有极其复杂的图片。试图在一个功能中总结它是荒谬的。

这些简化的方法不仅阻碍了对大脑的更全面的理解，还导致了无数研究时间和研究资金的浪费，这些研究最终可能会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了当的方式来解释事物——这可能是因为，如果没有一些可理解的框架作为起点，理解像大脑这样复杂的东西似乎是一项艰巨的任务。然而，如果我们要使用这种方法，我们至少应该更多地意识到我们这样做的倾向。通过认识到这一点，当涉及到大脑时，我们正在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我们过去犯过的过度简化的错误。

精神治疗药物和它们纠正的缺陷

在20世纪50年代之前，精神疾病的治疗方法与今天非常不同。如上所述，未经改良的神经外科手术，如经眶额叶切除术，被认为是治疗从恐慌症到精神分裂症等各种疾病的可行方法。但是，额叶切除术只是当时使用的一些具有潜在危险的干预措施之一，这些干预措施通常对改善大多数患者的心理健康收效甚微。药理学治疗也没有那么精细，通常使用的药物只是作为强效镇静剂，使患者的行为更易于控制。

然而，在20世纪50年代，当一波新的药物成为精神治疗的一部分时，情况开始戏剧性地发生了变化。第一批治疗精神分裂症的抗精神病药物，第一批抗抑郁药物，第一批治疗焦虑和失眠的苯二氮卓类药物都是在这十年中发现的。一些将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进步;很快，药理学治疗将成为治疗精神疾病的首选方法。

20世纪下半叶，新型精神药物的成功令人吃惊，因为人们对这些药物治疗的疾病仍然知之甚少。因此，药物通常是通过试错过程来发现其有效性的，也就是说，我们尽可能地测试多种物质，最终也许我们会找到一种治疗这种疾病的物质。因为很少有人了解这些疾病的生物原因,如果一种药物与一个已知的机制被发现可有效地治疗与未知的机制障碍,通常导致假设障碍必须由于中断系统受到药物的影响。

抗抑郁药作为这种现象的主要例子。在20世纪50年代之前，对抑郁症的生物理解基本不存在。抑郁症阶段的主导视角是精神分析---抑郁症是由一个人格的交战方面的内部冲突引起的，并且一般认为冲突被一个人经历过的麻烦或创伤经历的内情生活。治疗的唯一非精神分析方法涉及易于理解，并且通常不成功的手术如电耦合休克治疗 - 哪个在某些情况下有效吗，但在其他人中潜在危险 - 以及巴比妥酸盐等治疗，似乎似乎没有针对抑郁症的任何东西，而是引起普遍的镇静或刺激。

第一种抗抑郁药被偶然发现。IPRONIAZID的故事是一个专门用于抑郁症的药物之一 - 另一种是含丙胺，患有发现和第一个临床在围绕IPRONIAZID的临床用途 - 是所涉及的棘手的一个很好的例子。在20世纪50年代初，研究人员正在使用称为肼的化学品，并研究其用于抗结核性能的衍生物（结核病时是一种祸害，常规测试任何化学物质的潜力治疗疾病）。有趣的是，如果德国人在第二次世界大战期间没有用肼作为火箭燃料，则肼衍生物可能永远不会被测试，导致在战争结束时发现的物质的大盈余，然后售出在便宜的药品公司。

1952年，一种名为异丙嗪的肼衍生物在纽约斯塔顿岛的海景医院(Sea View Hospital)的肺结核病人身上进行了测试。尽管在治疗结核病方面，这种药物似乎并不优于其他抗结核药物，但在这些初步试验中发现了一种奇怪的副作用:服用异丙嗪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”，尽管他们的肺部有洞。尽管一开始被忽视为异丙嗪治疗的“副作用”，但最终研究人员开始对这种药物本身以及其改善情绪的作用感兴趣;在20世纪末之前，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发现的同时，一种叫做分光光度法氟化物被开发。这项技术使研究人员能够检测到被称为神经递质的水平变化类,(如多巴胺、血清素、去甲肾上腺素)。分光光度荧光法允许研究人员确定异丙嗪和丙咪嗪对单胺有影响。具体来说，服用这些抗抑郁药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症的第一次生物假设这表明抑郁症是由血清素和/或去甲肾上腺素水平不足引起的。起初，这一假说主要关注去甲肾上腺素，并被称为“去甲抑郁症的假说。”然而，后来，部分由于抗抑郁药物的有效性被假定为更明确地针对血清素系统，重点将更多地放在血清素在抑郁症中的作用，“抑郁症的血清素假说”将成为最广泛接受的抑郁症观点。

血清素假说不仅会得到科学界的支持，而且在很大程度上也会得到支持以及在抗抑郁药的药品广告中频繁提及的5 -羟色胺能机制——由广大公众。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，它似乎并没有讲述整个故事病因抑郁症。

血清素假说出现了一些问题。一种是，抗抑郁药物需要数周才能产生治疗效果，但是对血清素水平的影响似乎在数小时内就发生了后管理。这至少表明，除了提高血清素水平外，还有一些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增多。例如,实验没有发现人类血清素的减少会导致抑郁症状．

现在有一个很长的实验结果清单，质疑血清素和去甲肾上腺素能假设（实际上，研究领域也涉及进一步泥泞有证据表明抗抑郁药物可能并没有那么有效）.显然，单胺水平的变化是大多数抗抑郁药物的作用，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件。

例如，有些建议血清素水平的增加与神经发生的促进有关海马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，认为抑郁症的基础完全不同。例如，另一个最近的假设聚焦于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关于精神疾病生物学原因的假说之一，这些假说都是基于这样一个假设:治疗这种疾病的药物的主要机制必须是纠正导致这种疾病的主要功能障碍。同样的逻辑被用来设计精神分裂症的多巴胺假说．和低唤醒假说注意力缺陷多动障碍这两种假说曾经分别是对精神分裂症和多动症最普遍的解释，但现在普遍认为过于简单(至少在它们最初的公式中)。

逻辑用于构造这样的假设有点重复:药物增加B和C对待障碍,因此障碍C B缺乏引起的。它没有认识到B可能只是一个因素影响一些下游目标,D,因此药物的影响可能以不同的方式实现,这只是其中之一。它未能认识到神经系统的复杂性，以及可能与精神疾病发病有关的众多因素。这些因素不仅包括神经递质，还包括激素、基因、基因表达、环境方面，以及一系列其他可能的影响因素。精神病学的复杂性可能意味着，像抑郁症这样的疾病的发展有几乎难以想象的多种途径，而我们对主要途径的理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基于一种神经递质层面时，我们就犯了与本文第一部分所讨论的类似的错误，但可能会带来更大的影响。因为将精神疾病简化为“单一神经递质”疾病所导致的错误，不仅影响神经科学的进展，而且还影响这些疾病患者的心理和身体健康。许多这类病人被开了精神药物，以为只要调整一些“化学失衡”，他们的疾病就可以简单地治愈;也许这就不足为奇了精神类药物对数量惊人的患者无效．许多患者继续服用这类药物——有时收效甚微——尽管出现了严重的副作用。因此，在这一领域，更有必要放弃基于已知机制寻找简单答案，而冒险进入更令人生畏和未知的水域。

我们对功能性神经影像的信仰

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)和功能磁共振成像fMRI是在20世纪下半叶发展起来的，可以理解，它在神经科学家中引起了极大的兴奋。这些方法使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了什么。通过监测脑血流量使用功能磁共振成像等技术,可以告诉哪些大脑区域接收最血,乃至哪些地区最活跃的神经——当有人执行一些操作(如完成记忆任务,想亲人,查看奖励或厌恶刺激的照片,等等)。

这种神经化学方法，最终允许研究人员在结构和功能之间汲取关于难以捉摸的联系的结论，被称为功能性神经元。功能性神经成像方法在过去几十年中可预见到神经科学中最受欢迎的研究工具。FMRI在开发后很快超过了宠物作为功能性神经模仿的首选工具（由于各种因素包括更好的空间分辨率和较少的侵入性方法），并且已经是选择的调查方法在4万多份发表的研究中自1990年代以来。

功能性神经成像——尤其是功能性核磁共振成像(fMRI)——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，功能磁共振成像的研究结果可以简化，结合一些彩色的脑部扫描图像，并向公众出售，作为理解大脑哪些部位负责某些行为或行为模式的巨大飞跃的代表。这些研究的简化导致了难以置信的断言，复杂的行为和情感模式就像宗教或者嫉妒主要来自大脑的一个区域。

幸运的是，这波哗众哗众的热潮已经平息了一些，因为许多神经科学家一直在批评这种过度简化的做法，因为它传播了关于大脑的谎言，并歪曲了功能性神经成像的能力。然而，反对将功能磁共振成像结果过于简化的论点，往往也是反对将结果过于简化本身的论点。假设方法没有缺陷，但解释有缺陷。然而，越来越多的研究人员断言，不仅报告的神经成像实验结果容易被误解，而且它们往往是完全不准确的。

功能性神经成像的一个主要问题涉及如何处理这些实验数据。例如，在功能磁共振成像技术中，该设备通过将大脑的图像分割成数千个被称为体素的小三维立方体来生成大脑的图像。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流量较高，这些结果被用来确定大脑的哪些区域最活跃。然而，大脑的大部分时刻都是活跃的，所以研究人员必须在另一个任务中比较每个体素的活动和该体素的活动，以确定在他们感兴趣的任务中，某个特定体素的血流量是否更高。

由于数据量纯粹，出现了决定在特定体素中观察到的血液的任务是代表基线上方的活动的任务。每个fMRI图像可以包含4万到50万的体素每次实验都涉及许多张(有时数千张)照片，每张照片间隔几秒钟。这就产生了一个称为多重比较问题的统计复杂性，它本质上是说，如果执行大量测试，与只执行一次测试相比，您更有可能只是偶然地找到一个重要的结果。

举个例子，如果你投掷一枚硬币十次，你不可能得到反面九次。但是，如果你把5万个硬币扔10次，你会更有可能看到这个结果在至少一个硬币中．这个抛硬币的结果，在实验术语中，我们称之为假阳性。如果你使用的是一枚普通的硬币，10次抛掷中得到9次反面并不能说明硬币的内在特性——这只是偶然发生的统计偏差。同样的事情更有可能发生，当研究人员在一项功能磁共振成像研究中，对活跃体素和基线体素进行数百万次比较时。仅凭偶然的机会，它们中的一些可能会显示出显著的活动水平。

这个问题已经被举例说明了一组研究人员进行的实验在2009年的一项研究中，研究人员对一条死去的大西洋鲑鱼(是的，就是这种鱼)进行了功能磁共振成像扫描。科学家们对鲑鱼进行了功能核磁共振成像扫描，并向它展示了一组人们在不同社交场合的照片。他们甚至问了鲑鱼——还是一条死鱼——照片中的人正在经历什么情感。当研究人员在不纠正多重比较问题的情况下分析数据时，他们观察到一个奇迹:死鱼的大脑活动似乎表明它在“思考”照片中描绘的情绪。当然，这并不是真正的情况;相反，由于多重比较问题而出现的假阳性结果，使鱼的大脑看起来好像有真实的活动在发生，而显然并没有。

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，到目前为止，这个问题是众所周知的，大多数研究人员在对他们的神经成像数据进行统计分析时，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要考虑多个比较问题。即使有意识地避免多重比较问题，也是出现问题，仍然存在它们在产生可靠的结果时如何有效。

例如,一种处理多重比较问题的方法这在FMRI研究人员中变得流行聚类．在这种方法中，只有当相邻体素簇一起活跃时，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，它更有可能涉及活跃体素的聚集，因此，通过集中在集群而不是单个体素，可以减少假阳性的可能性。

集群的问题是，它似乎并不总是工作得那么好。例如,今年发布的一项研究分析了FMRI数据将近500名受试者使用了三种最流行的功能磁共振成像软件包，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的问题，其结果往往似乎无法让人相信所观察到的效果是真实的，而不仅仅是大脑活动的随机波动的结果。

这并不是说没有信任FMRI数据，或者不应该使用FMRI来探索大脑活动。相反，它表明需要采取更多的护理，以确保正确管理FMRI数据以避免出现错误的结论。然而，遗憾的是，FMRI的困难并不是与多重比较问题开始和结束。许多fMRI研究也受到样本量小的影响．这使得检测真实效果变得更加困难，当观察到某些效果时，也意味着它更有可能是假阳性。此外，这意味着当观察到一个真实的效应时，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获得。

总而言之，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，功能性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，当我们对如何获取数据和解释结果的最佳实践进行评估时，将会有一条学习曲线。因此，在我们继续学习这些东西的同时，在评估功能性神经成像实验的结果时，我们应该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的理解。在那段时间里，我们了解到人类的状况与我们颅骨中悬浮在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——通过各种自然的和人为的物质——来治疗这些痛苦。我们发展了在大脑活动发生时观察大脑活动的能力，在理解人类曾经被认为不具备的大脑功能方面取得了进展。神经科学领域有许多研究工具仍在完善中，但它们有希望在未来50年实现更大的突破。

在这一过程中所犯的错误是可以预料的。随着一门学科的发展，权威知识的积累不是直线的。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，然后做出另一个真实的推断。神经科学也不例外。尽管我们倾向于高度重视我们在该领域的知识现状，但在任何时间点上，它都有可能充斥着错误。我们的目标并不是要达到那种完美，而只是要意识到这样做是不可能的。通过认识到我们所知道的并不像我们认为我们知道的那么多，通过经常评估哪些理解的方法会使我们误入歧途，我们更有可能得到真理的近似值。

参考文献(除了上面的链接文本):

神经科学的起源。纽约:牛津大学出版社;1994.

Valenstein ES。伟大和绝望的治疗:精神外科和其他精神疾病的根治性治疗的兴衰。纽约:Basic Books, Inc.;1986.

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神经神话和科学与公众之间的脱节

共识的局限性:被广泛接受的假设有时会阻碍理解