1935年，一位雄心勃勃的神经学教授埃加斯·莫尼兹(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)和同事约翰·富尔顿(John Fulton)所做的一些实验描述迷住了。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．贝基以前固执、不稳定，很难训练，但手术后她变得平静、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。他认为某些精神障碍是由额叶回路的静态异常引起的。他假设，通过切除一部分额叶，他在减轻病人症状的过程中，也会切除有问题的神经元和通路。虽然莫尼兹一直在思考这种可能性，但杰克布森对贝姬身上变化的描述，是莫尼兹在人类身上尝试类似方法的动力。在看到雅各布森的报告仅仅三个月后，他就这样做了，后来被称为额叶切除术的手术诞生了。

莫尼兹的手术最初是在病人的头骨上钻两个洞，然后在脑额叶皮层下注射纯酒精，希望摧毁精神障碍所在的区域。不过，莫尼兹很快就转向了另一种消融工具——他称之为白质刀的钢环(在希腊语中是“白质刀”的意思)，并开始称这种手术为前额白质切除术。虽然按照今天的标准，他评估手术效果的方法还不完善——例如，他通常只在术后几天对病人进行监测——但莫尼兹报告说，大多数接受手术的病人恢复或改善了。很快，前额叶白质切除术在世界上的一些国家进行。

这次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，这一次涉及使用一个大铲子从侧面进入头骨。一旦进入头盖骨，抹刀就会上下摆动，希望切断丘脑而且前额叶皮层(基于这样一种假设，即这些联系对情绪反应至关重要，并且在功能不正常时可能导致紊乱)。他们还将手术改名为“额叶切除术”，因为白质切除术意味着只切除了白质，而他们的方法并非如此。

几年后(1946年)，弗里曼对手术程序做了最后的修改。他主张用眼窝作为进入额叶的入口(再次切断丘脑和额叶之间的连接)。作为消融的工具，他选择了一个冰锥。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;这种新的“经眶额叶切开术”的发展带来了真正的额叶切开术的全盛时期。

经眶额叶切开术的引入使得这种手术的普及程度显著提高——也许是由于这种手术的简单和方便。从1949年到1952年，美国每年大约有5000例脑叶切除术(这是20世纪70年代做的脑叶切除术总数)大概在4万到5万之间)．瓦茨强烈反对将额叶切除术变成一种可以在一次快速就诊中完成的手术——而且是由精神科医生而不是外科医生完成的——这导致他和弗里曼断绝了合作关系。

然而，弗里曼并不气馁;他成了经眼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，为所有符合条件的病人做手术，并在他离开后培训工作人员为他做手术。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四岁的孩子(手术后3周死亡)。

然而，经眶额叶切除术的流行程度最终开始下降。有人可能会认为，这是因为人们认识到这一过程是多么的野蛮(以及这一方法基于某种脆弱的科学理论基础的事实)。然而，放弃这次行动的真正原因更为务实。额叶切除术的失败始于对手术效果的一些质疑，尤其是在治疗精神分裂症等特定疾病方面。人们还认识到，一些类型的认知，如动机、自发性和抽象思维，不可避免地受到这个过程的影响。而脑叶切除术的最后一根钉子是氯丙嗪等精神类药物的开发，它第一次为临床医生提供了治疗顽固性精神障碍病例的药理学选择。

现在，我们很容易把额叶切除术看作是一种残忍的做法，并对这种手术为什么应该有效的看似脆弱的科学解释嗤之以鼻。然而，重要的是，要在当时的背景下看待科学史上的这些问题。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”。它们为治疗那些无法治愈且可能使人衰弱的疾病提供了一种希望。虽然现在看来，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可能只影响一种精神能力)，但减少额叶活动可能减少精神躁动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在多个层面上代表了逻辑的失败。当我们今天讨论神经科学时，我们常常认为我们犯下如此严重错误的日子已经结束了。虽然自脑叶切除术时代以来，我们确实取得了进步(特别是在保护患者免受这种未经测试的危险治疗方面)，但我们与神经科学历史上这个肮脏的时代并没有相隔太远。今天，关于大脑的未知仍然比已知的要多，因此可以预期，我们会继续在如何思考大脑功能、神经科学的实验方法等方面犯下重大错误。

其中一些错误可能只是由于人类理解困难问题的自然方法所致。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式来描述它来简化它。一旦获得了基本的认识，我们就会对这些基本知识进行补充，以形成更全面的理解——也更有可能更接近真相。然而，当试图解释像神经科学这样复杂的问题时，这种过于简单的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将一个领域引入歧途多年，然后才会重新走上正轨。

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飞速的技术进步，我们拥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年前只能是科幻小说。然而，对这些工具的兴奋，在某些情况下导致研究人员在我们完全准备好之前就开始广泛使用它们。这导致我们使用的方法还不能回答我们认为它们可以回答的问题，并向我们提供了我们有时无法准确解释的结果。接受我们得到的答案是合理的，并假设我们对结果的解释是有效的，我们可能会犯错误，从而在一段时间内阻碍假说的发展。

神经科学在20世纪和21世纪的进展令人难以置信，我们在理解上的成功远远超过了我们长期以来的失败。然而，任何科学领域都充斥着错误，神经科学也不例外。在这篇文章中，我将讨论几个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

现在神经元利用信号分子，比如神经递质人与人之间的交流是一种即使是非科学家也广为人知的科学知识。因此，让人有点惊讶的是，这种理解只有不到100年的历史。是在1921年德国科学家Otto Loewi首先演示当受到刺激时迷走神经释放一种能影响附近细胞活动的化学物质。几年后，亨利·戴尔分离出了这种物质，并确定它是乙酰胆碱(在那个时候，一种物质已经被确认，只是不是神经递质)。然而，直到20世纪中叶，人们才意识到神经递质在整个大脑中被广泛使用，这一点已被广泛接受．其他神经递质的发现神经肽分散在整个20世纪下半叶。

当然，每当一种新的神经递质(或神经肽等其他信号分子)被发现时，科学家们首先想要回答的问题之一是“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种可以用来描述神经递质的最重要的功能。结果，通常第一个真正有趣的神经递质功能被发现就变成了一种定义它的方式。

渐渐地，人们发现的神经递质的功能变得如此多样化，以至于把它的一个主要作用附加到它身上不再是理性的，研究人员被迫通过纳入新的发现来修正他们对神经递质功能的最初解释。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匹配。然而，神经递质只有一个主要功能的观点很难让人忘记。这就产生了一个问题，因为不准确的概念化可能会导致多年的研究寻找证据来支持神经递质的特定角色，而这种假设的角色可能会被误解——或完全错误。

神经肽催产素就是一个很好的例子。催产素的历史始于上面提到的亨利·戴尔。1906年，戴尔发现了那头牛脑垂体提取物可加速子宫收缩当给各种哺乳动物包括猫，狗，兔子和老鼠服用时。这一发现很快导致了对使用类似提取物来协助人类分娩的探索；研究发现，它们在促进缓慢进行的劳动方面特别有帮助。催产素因其对分娩的影响而得名，它源于希腊语中“快速分娩”的意思。

在研究人员能够在实验室中合成催产素之前，催产素的临床应用并不广泛。但在20世纪50年代，催产素出现了成为最常用的引产剂(以Pitocin和Syntocinon的商标出售)。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如今，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的不同功能:爱、信任和社会关系。

这项研究可以追溯到20世纪70年代，当时研究人员了解到催产素在整个大脑中达到目标，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。20世纪90年代初，一些研究发现，催产素在形成社会关系方面的潜在贡献来自一种不常见的研究对象:草原田鼠。

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混合体。它们是一种不起眼的动物，除了它们的社会生活有一个不寻常的特征:它们与异性田鼠形成了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，因为据估计，这只是介于两者之间只有不到3%到5%的哺乳动物有一夫一妻制的迹象．

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在同一个笼子里待了24小时之后的男性。也有人观察到催产素使女性更有可能产生这种偏好给雄性田鼠注射催产素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恋社会关系的形成中起着至关重要的作用——这一发现将有助于引发大量研究催产素在社会关系和其他亲社会行为中的作用。

当研究人员从草原田鼠等啮齿类动物转向试图了解催产素在人类中可能扮演的角色时，研究结果表明，催产素能促进人类积极的情绪和行为，并开始积累。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．催产素的使用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，抚摸狗狗与催产素水平增加有关无论是人还是狗．由于大量的研究结果表明催产素对社交有积极的影响，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．

研究者们对催产素的这些新社会角色感到兴奋，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，以及使用催产素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。催产素缺陷似乎是自闭症的一个合理解释，因为社交障碍是自闭症的一个典型特征，而催产素似乎能促进健康的社会行为。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．研究人员并未气馁，他们探索了催产素的鼻内注射——包括将神经肽喷洒到鼻腔通道——以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(下面有更多)。

然而，很快，一些人开始质疑，是否所有围绕着“信任激素”的兴奋导致研究人员在实验设计方面做出草率的决定，因为所有使用鼻内注射催产素的研究都使用了一种尚未完全验证的方法。研究人员转向鼻内给药的方法，因为催产素会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，问题是，即使通过鼻内注射，到达大脑的催产素也非常少一项估计仅为给药剂量的0.005%．即使使用非常高的剂量，通过鼻内输送到达大脑的量似乎不能与催产素的剂量相媲美直接进入动物的大脑(脑室内)以影响行为。

但许多研究已经表明了一种影响，那么到底发生了什么呢?一种可能性是，这种影响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，这意味着外生催产素并没有对大脑产生研究者假设的影响。另一个更令人担忧的可能性是，许多发表的关于鼻内催产素作用的研究都存在方法论上的问题，比如分析数据的统计方法存在问题。

的确,对一些开创性论文统计方法的批评在这个领域已经被公开。最近的一项研究也发现鼻内催产素的研究通常样本量小；小型研究的重大发现更有可能是统计偏差，不能代表真实影响。也有可能是整个研究领域都受到发表偏倚的影响，即倾向于发表观察到显著结果的研究报告，而忽略发表没有看到任何显著效果的研究报告。这似乎是一种不可避免的罪恶，因为杂志读者更有可能对新发现感兴趣，而不是对毫无结果的实验感兴趣。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的研究人员的文件柜中)。

这些潜在的问题被强调为不一致的研究结果和失败的重复或重复的研究，这些研究报告了鼻内催产素的显著影响。例如，一项关于鼻内催产素的最有影响力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，在最初的报告显示了显著的效果后，无效研究结果出现了。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(见在这里而且在这里)，该研究报告缺乏显著的治疗效果。

不出意料，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影响可能并不总是那么乐观。例如，在一项研究中，研究人员观察到鼻内催产素的作用与增加的嫉妒和幸灾乐祸有关．另一个研究发现催产素增加了民族中心主义或者认为自己的种族或文化优越于他人的倾向。在最近的一项研究中，鼻内注射催产素会增加攻击性行为．更复杂的是，这个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中是不同的．

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，一个假设表明催产素参与促进反应任何重要的社交线索——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。然而，尽管最近有这样的努力来调和催产素研究中看似矛盾的发现，但对于催产素的作用仍然没有达成共识，而催产素参与积极社会行为的假设继续指导着该领域的大部分研究。

因此，多年来，对催产素的研究一直集中在一种神经肽的作用上，这种作用往好了说是耸人听闻，往坏了说是存在严重缺陷。催产素只是这一现象的最新例子。在1990年代,多巴胺赢得了"愉悦神经递质"的美誉不久之后,5 -羟色胺被称为"情绪神经递质"这些称谓是基于与这些神经递质相关的最令人信服的发现:多巴胺参与处理有益刺激，血清素是抑郁症治疗的目标。

然而，现在我们对这些物质有了更多的了解，很明显，这些简短的功能定义过于简单。多巴胺和血清素不仅分别与奖赏和情绪有关，而且这两种神经递质在奖赏和情绪中的作用似乎也非常复杂，人们对其知之甚少。例如，大多数研究人员不再认为多巴胺信号原因快乐，但它涉及到其他复杂的难忘的经历，比如重要刺激的识别在环境中——它们是否积极(即有益)或消极．同样，血清素水平本身也不能决定情绪现在都是常识了在科学界(并且也在寻找进入公众认知的途径)。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有多种功能受体它们作用的亚型，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，并且可能优先填充一种受体亚型而不是另一种——导致不同大脑区域的不同活动模式具有不同的功能特化。再加上受体激活的所有下游影响(这可能会因受体亚型、发现它的大脑区域等而发生显著变化)，你就会看到一幅极其复杂的画面。试图将其归纳在一个函数中是可笑的。

这些简化的方法不仅阻碍了对大脑的更全面的了解，还导致浪费无数的研究时间和研究资金，以确认可能最终不得不被更复杂的东西取代的想法。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截了当的方式来解释事情，这可能是因为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，如果我们要利用这种方法，我们至少应该意识到我们有这样做的倾向。通过认识到，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我们过去所犯的过度简化的错误。

心理治疗药物及其纠正的缺陷

在20世纪50年代之前，精神疾病的治疗方法与今天的非常不同。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多种疾病的可行方法。但额叶切除术只是当时使用的众多具有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帮助。当时的药理学治疗并没有那么精细，通常只是使用一些强效镇静剂，让病人的行为更容易控制。

然而，在20世纪50年代，当一波新的药物成为精神治疗的一部分时，情况开始发生巨大的变化。第一批治疗精神分裂症的抗精神病药、第一批抗抑郁药、以及第一批治疗焦虑和失眠的苯二氮卓类药物都是在这十年里发现的。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”，因为在这段时间内精神药物的发现和发展呈指数级发展;很快，药物治疗将成为治疗精神疾病的首选方法。

新精神药物在二十世纪下半叶取得的成功令人惊讶，因为人们对这些药物治疗的疾病仍然知之甚少。因此，药物的有效性通常是通过试错过程发现的，也就是说，我们可以测试尽可能多的物质，最终也许我们会找到一种治疗这种疾病的药物。由于对这些疾病的生物学原因了解甚少，如果发现一种机制已知的药物对一种机制未知的疾病有效，通常会导致一种假设，即这种疾病一定是由于药物影响的系统中断造成的。

抗抑郁药就是这种现象的一个主要例子。在20世纪50年代之前，对抑郁症的生物学认识基本上不存在。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交战方面的内部冲突引起的，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。唯一的非精神分析的治疗方法包括人们知之甚少、通常不成功的程序，比如电休克疗法在某些情况下有效吗还有巴比妥酸盐或安非他明等治疗，它们似乎并没有针对抑郁症的任何特定对象，而是分别导致了广泛的镇静或刺激。

第一批抗抑郁药是偶然发现的。异丙嗪是最早上市的专门治疗抑郁症的药物之一，另一种是丙咪嗪，它与异丙嗪几乎在同一时间被发现并首次临床使用，它的故事是一个很好的偶然发现的例子。在20世纪50年代早期，研究人员正在研究一种名为肼的化学物质，并研究其衍生物的抗结核病特性(在当时，结核病是一种祸害，检测任何化学物质治疗结核病的潜力都是例行公事)。有趣的是，联氨衍生物可能永远不会被测试，如果德国人没有在二战期间使用联氨作为火箭燃料，导致在战争结束时发现大量的剩余物质，然后出售廉价出售给制药公司。

1952年，一种名为异丙嗪的肼衍生物在纽约斯塔顿岛海景医院的结核病患者身上进行了试验。尽管这种药物在治疗结核病方面并不比其他抗结核药物优越，但在这些初步试验中发现了一个奇怪的副作用: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”。虽然一开始被认为是异丙嗪治疗的“副作用”，但最终研究人员对药物本身的情绪增强效果产生了兴趣;在这十年结束之前，这种药物被用于治疗抑郁症患者。

大约在发现第一批抗抑郁药物的同时，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水平的变化类,(如多巴胺，血清素，去甲肾上腺素)后给药(如异丙嗪)给动物。荧光光谱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。

这一发现导致了第一个关于抑郁症的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不足引起的。起初，这个假说主要集中在去甲肾上腺素上，被称为去甲抑郁症的假说。”然而，后来——部分由于抗抑郁药物被开发出更专门针对血清素系统的有效性——人们将重点更多地放在血清素在抑郁症中的作用上，“血清素对抑郁症的假说”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认可，而且——这在很大程度上要感谢科学界在抗抑郁药的广告中经常提到血清素能机制——一般公众。它将指导多年的药物开发和研究。然而，当5 -羟色胺假说达到全盛时期时，研究人员也发现，它似乎并不能说明问题的全部病因抑郁症。

血清素假说出现了许多问题。一种是抗抑郁药需要数周才能产生治疗效果，但他们的对血清素水平的影响似乎在几个小时内就会发生后管理。这至少表明，在药物的治疗效果中，除了增加血清素水平外，还有其他机制参与其中。其他质疑这一假说的研究也开始增多。例如,实验性地消耗人体血清素并没有发现会导致抑郁症状．

现在有一长串的实验发现质疑血清素和去甲肾上腺素能假说(事实上，这一研究领域被进一步弄得模糊不清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的影响，但似乎血清素或去甲肾上腺素水平与抑郁症之间没有直接关系。至少，这个机制必须有另一个组件。

例如，有人提出血清素水平的增加与神经发生的促进有关海马区(新神经元的诞生)，是调节应激反应的重要脑区。但最近，研究人员也开始明显偏离血清素假说，这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抑郁症的发生。

抑郁症的5 -羟色胺假说只是众多关于精神疾病生物学原因的假说之一，这些假说建立在这样一个假设的基础上: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．和低唤醒假说注意缺陷多动障碍。这两种假说一度分别被认为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(至少在他们最初的构想中是这样)。

构建这些假设的逻辑有些重复:药物A增加了B，治疗了C障碍，因此C障碍是由于B的缺乏引起的。它忽略了B可能只是影响某些下游靶点D的一个因素，因此药物的作用可以通过多种途径实现，而B只是其中之一。它未能认识到神经系统的复杂性，以及可能涉及精神疾病发病的众多因素。这些因素不仅包括神经递质，还包括激素、基因、基因表达、环境因素以及一系列其他可能的影响。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方式几乎是不可思议的，而我们对相关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依赖于一种神经递质水平时，我们正在犯与本文第一部分中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步，而且影响这些疾病患者的精神和身体健康。医生给这些病人开精神病药物，以为他们的病症很简单，只要调整一些“化学失衡”就能治好;也许这并不奇怪精神药物对相当多的病人无效．许多患者继续服用这类药物——有时收效甚微——尽管出现了明显的副作用。因此，在这一领域更有必要放弃根据已知机制寻找简单的答案，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学的信心

就像创造大脑活动图像的方法正电子发射断层扫描(PET)和功能性磁共振成像(fMRI)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极大的兴奋。这些方法让神经科学实现了一些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)等技术监测大脑的血流量，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、想起心爱的人、观看奖励或厌恶刺激的图片等)时，大脑哪个区域接收的血液最多，进而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，被称为功能神经成像。在过去的几十年里，功能神经成像方法已经可以预见地成为神经科学中最受欢迎的研究工具。功能磁共振成像(fMRI)在被开发出来后不久就超越了PET，成为功能性神经成像的首选工具(由于各种因素，包括更好的空间分辨率和更少的侵入性方法)，它已经成为首选的研究方法在4万多篇发表的研究中自1990年代以来。

功能性神经成像——尤其是功能性核磁共振成像——解开无数大脑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片，并向公众出售，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。这些研究的简化导致了令人难以置信的说法，复杂的行为模式和情感喜欢宗教或嫉妒主要来自大脑的一个区域。

幸运的是，这一波哗然的风潮已经平息了一些，因为许多神经科学家一直在大声疾告，这种过度简化是如何走得如此之远，以至于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，反对过度简化功能磁共振成像结果的论点，往往也是反对过度简化本身的论点。假设方法没有问题，但解释有问题。然而，越来越多的研究人员声称，神经成像实验报告的结果不仅容易被曲解，而且往往是不准确的。

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(fMRI)中，该设备通过将大脑图像分割成数千个称为体素的小三维立方体来创建大脑的表征。各体素能代表一百万个神经元的活动吗．然后，研究人员必须分析数据，以确定哪些体素代表更高水平的血流量，这些结果被用来确定大脑的哪些区域最活跃。然而，大脑的大部分区域在任何时候都是活跃的，因此研究人员必须在另一项任务中比较每个体素和那个体素的活动，以确定在他们感兴趣的任务中，某个体素的血流量是否更高。

由于数据量太大，决定在特定体素中观察到的血流是否代表基线以上的活动就产生了一个问题。每一个fMRI图像可以由4万到50万体素组成这取决于机器的设置，而且每次实验都涉及许多图片(有时数千张)，每张图片间隔几秒。这就产生了一种被称为多重比较问题的统计复杂性，本质上说，如果您执行大量的测试，您更有可能偶然地找到一个显著的结果，而不是只执行一个测试。

例如，如果你抛10次硬币，你得到9次反面的可能性非常小。但是，如果你把5万枚硬币抛10次，你更有可能看到这样的结果至少一枚硬币里．硬币投掷的结果，在实验术语中，我们称之为假阳性。如果你用的是一枚普通的硬币，投掷10次中有9次反面，这并不能说明硬币的内在特性——这只是偶然发生的统计偏差。当研究人员在fMRI研究中进行数百万次(活动体素和基线体素)比较时，同样的事情更有可能发生。仅凭偶然的机会，其中一些可能会显示出显著的活动水平。

这个问题得到了充分的说明由一组研究人员进行的实验在2009年的一项研究中，研究人员对一条死亡的大西洋鲑鱼(是的，就是这条鱼)进行了功能磁共振扫描。科学家们将鲑鱼放入功能性核磁共振成像仪中，并向它们展示了一组人们在不同社交场合的图片。他们甚至问鲑鱼——还是一条死鱼——照片中的人正在经历什么情绪。当研究人员分析他们的数据时，没有纠正多重比较的问题，他们观察到奇迹:死鱼似乎显示出大脑活动，表明它正在“思考”照片中描绘的情绪。当然，这并不是真正发生的事情;相反，由于多重比较问题而出现的假阳性结果让鱼的大脑看起来好像有真正的活动，而显然没有。

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，这个问题现在已经是一个众所周知的问题了，大多数研究人员在统计分析他们的神经成像数据时都会以某种方式纠正它。然而，即使在今天，也不是所有人都这样做2012年对241项功能磁共振成像研究的综述发现，其中41%的作者没有报告做出任何调整来解释多重比较问题。即使人们有意识地试图避免多重比较的问题，但它们在产生可靠结果方面的有效性仍然是一个问题。

例如,处理多重比较问题的一种方法在功能性磁共振成像研究人员中很流行聚类．在这种方法中，只有当相邻体素簇同时活跃时，才有足够的理由认为大脑的某个区域比基线更活跃。这里的部分原理是，如果一个结果是合法的，它更有可能涉及到活动体素的聚集，因此通过关注集群而不是个体体素，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会导致高达70%的假阳性率。因此，即使研究人员煞费苦心地考虑多重比较的问题，其结果似乎也常常不能让人相信观察到的效果是真实的，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的数据不可信，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来确保功能磁共振成像数据得到正确的管理，以避免做出错误的结论。然而，不幸的是，fMRI的困难并不是始于和结束于多重比较的问题。许多fMRI研究也存在样本量小的问题．这使得检测真正的效应变得更加困难，而当观察到某种效应时，也意味着它更有可能是假阳性。此外，这意味着当观察到真正的效应时，效应的大小更有可能被夸大。一些研究人员也认为神经影像学研究存在发表偏倚，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不会公开。

总而言之，这表明在进行和解释fMRI实验结果时需要更加谨慎。功能磁共振成像是一项神奇的技术，它有望帮助我们更好地了解神经系统。然而，功能神经成像是一个相对年轻的领域，我们仍然在学习如何正确地使用像fMRI这样的技术。可以预见的是，就像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，将会有一个学习曲线。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，我们应该使用相当大的克制和批判性的眼光。

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过去几个世纪以来，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头盖骨中悬浮在脑脊液中的这团脆弱的组织有着千丝万缕的联系。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操纵大脑活动——通过使用各种自然和人为的物质——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，在理解曾经被认为是人类无法做到的大脑功能方面取得了进展。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。

在这个过程中所犯的错误是可以预见的。随着一门学科的发展，权威知识的积累并不是一条直线。相反，它包括一个准确的洞察，然后在黑暗中摸索一段时间，然后做出另一个真实的推论。神经科学也不例外。虽然我们有一种倾向，认为我们目前在该领域的知识水平很高，但在任何时候，它都可能仍然充满错误。我们的目标不是要达到那种意义上的完美，而只是要认识到这样做是不可能的。通过认识到我们所知道的永远不会像我们认为的那样多，通过经常评估哪些理解方法会把我们引入歧途，我们更有可能得到接近真相的结果。

参考文献(除上述链接文本外):

神经科学的起源。纽约，纽约:牛津大学出版社;1994.

Valenstein ES。伟大而绝望的治疗方法:精神外科和其他精神疾病根治疗法的兴衰。纽约，纽约:Basic Books, Inc.;1986.

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