As varreduras do cérebro podem revelar o comportamento? Estudo bombástico diz que ainda não - Nature

As varreduras do cérebro podem revelar o comportamento? Estudo bombástico diz que ainda não - Nature

A maioria dos estudos que ligam características em imagens cerebrais a características como habilidades cognitivas são muito pequenas para serem confiáveis, argumenta uma análise controversa.

Uma varredura usando ressonância magnética funcional, ou fMRI, mostra áreas do cérebro ativas durante a fala.

Em 2019, o neurocientista Scott Marek foi convidado a contribuir com um artigo para um jornal que se concentra no desenvolvimento infantil. Estudos anteriores mostraram que as diferenças na função cerebral entre as crianças estavam ligadas ao desempenho em testes de inteligência. Então Marek decidiu examinar essa tendência em 2.000 crianças.

Os conjuntos de dados de imagens cerebrais estavam aumentando de tamanho. Para mostrar que esse crescimento estava tornando os estudos mais confiáveis, Marek, com sede na Washington University em St. Louis, Missouri (WashU), e seus colegas dividiram os dados em dois e executaram a mesma análise em cada subconjunto, esperando que os resultados fossem iguais. Em vez disso, eles encontraram o oposto. "Fiquei chocado. Achei que ia ficar exatamente igual nos dois sets”, diz Marek. “Olhei pela janela do meu apartamento em depressão, percebendo o que isso significava para o campo.”

Agora, em um estudo bombástico de 16 de março da Nature 1 , Marek e seus colegas mostram que mesmo grandes estudos de imagem cerebral, como o dele, ainda são muito pequenos para detectar com segurança a maioria das ligações entre a função cerebral e o comportamento.

Como resultado, as conclusões da maioria dos “estudos de associação de todo o cérebro” publicados – geralmente envolvendo dezenas a centenas de participantes – podem estar erradas. Esses estudos ligam variações na estrutura e atividade do cérebro a diferenças na capacidade cognitiva, saúde mental e outros traços comportamentais. Por exemplo, vários estudos identificaram a anatomia do cérebro ou padrões de atividade que, dizem os estudos, podem distinguir pessoas que foram diagnosticadas com depressão daquelas que não têm. Os estudos também costumam buscar biomarcadores para traços comportamentais.

“Há muitos pesquisadores que comprometeram suas carreiras a fazer o tipo de ciência que este artigo diz ser basicamente lixo”, diz Russell Poldrack, neurocientista cognitivo da Universidade de Stanford, na Califórnia, que foi um dos revisores do artigo. “Isso realmente força a repensar.”

Os autores enfatizam que sua crítica se aplica apenas ao subconjunto de pesquisas que buscam explicar as diferenças no comportamento das pessoas por meio de imagens cerebrais. Mas alguns cientistas pensam que a crítica mancha esse campo com um pincel muito amplo. Estudos menores e mais detalhados de ligações cérebro-comportamento podem produzir descobertas robustas, dizem eles.

Correlações fracas

Após sua replicação fracassada, Marek começou a entender as razões do fracasso junto com Nico Dosenbach, neurocientista da WashU, e seus colegas. Esse trabalho resultou no estudo mais recente, no qual eles analisaram imagens cerebrais de ressonância magnética (MRI) e dados comportamentais de 50.000 participantes em vários grandes esforços de imagem cerebral, como a coleção de exames cerebrais do Biobank do Reino Unido.

Algumas dessas varreduras avaliaram aspectos da estrutura cerebral, por exemplo, o tamanho de uma região específica. Outros usaram um método chamado ressonância magnética funcional (fMRI) – a medição da atividade cerebral enquanto as pessoas realizam uma tarefa, como recuperação de memória ou em repouso – para revelar como as regiões do cérebro se comunicam.

Os pesquisadores então usaram subconjuntos extraídos desses grandes bancos de dados para simular bilhões de estudos menores. Essas análises procuraram associações entre exames de ressonância magnética e vários traços cognitivos, comportamentais e demográficos, em amostras que variam de 25 pessoas a mais de 32.000.

Em estudos simulados envolvendo milhares de pessoas, os pesquisadores identificaram correlações confiáveis ​​entre a estrutura e a atividade cerebral em regiões específicas e diferentes traços comportamentais – associações que eles poderiam replicar em diferentes subconjuntos de dados. No entanto, essas ligações tendem a ser muito mais fracas do que as normalmente relatadas pela maioria dos outros estudos.

Os pesquisadores medem a força da correlação usando uma métrica chamada r , para a qual um valor de 1 significa uma correlação perfeita e 0 nenhuma. As correlações confiáveis ​​mais fortes que a equipe de Marek e Dosenbach encontraram tiveram um r de 0,16 e a mediana foi de 0,01. Em estudos publicados, valores de r acima de 0,2 não são incomuns.

Para entender essa desconexão, os pesquisadores simularam estudos menores e descobriram que eles identificaram associações muito mais fortes, com altos valores de r , mas também que esses achados não se replicaram em outras amostras, grandes ou pequenas. Mesmo associações identificadas em um estudo com 2.000 participantes – grandes para os padrões atuais – tinham apenas 25% de chance de serem replicadas. Estudos mais típicos, com 500 ou menos participantes, produziram associações confiáveis ​​em apenas 5% das vezes.

Estudos ainda maiores

O estudo não tentou replicar outros estudos de associação em todo o cérebro publicados. Mas isso sugere que valores altos de r comuns na literatura são quase certamente um acaso e provavelmente não serão replicados. Fatores que dificultam a reprodutibilidade em outros campos, como a tendência de publicar apenas resultados estatisticamente significativos com grandes tamanhos de efeito, significa que essas associações espúrias de comportamento cerebral preenchem a literatura, diz Dosenbach. “As pessoas estão publicando apenas coisas que têm um tamanho de efeito forte o suficiente. Você pode encontrá-los, mas esses são os que estão mais errados.”

Para tornar esses estudos mais confiáveis, os estudos de imagens cerebrais precisam ficar muito maiores, argumentam Marek, Dosenbach e seus colegas. Eles apontam que a pesquisa genética foi atormentada por falsos positivos até que os pesquisadores e seus financiadores começaram a procurar associações em um grande número de pessoas. Os maiores estudos de associação genômica ampla (GWAS) agora envolvem milhões de participantes. A equipe cunhou o termo estudo de associação em todo o cérebro, ou BWAS, para traçar paralelos com a genética.

Para imagens cerebrais, Marek diz: “Não sei se precisamos de centenas de milhares ou milhões. Mas milhares é uma aposta segura.”

“O que o artigo de Marek sugere é que, na maioria das vezes, se você não tem essas amostras realmente grandes, provavelmente está errado ou com sorte em encontrar uma boa correlação cérebro-comportamento”, diz Caterina Gratton, neurocientista cognitiva da Northwestern University em Evanston, Illinois. O artigo apareceu como uma pré-impressão em 2020, e Gratton diz que participou de painéis de revisão de subsídios que o citaram ao levantar o ceticismo em relação a estudos BWAS relativamente pequenos. “Este é um trabalho importante para a área”, acrescenta.

Mas alguns pesquisadores argumentam que estudos menores de BWAS ainda têm valor. Peter Bandettini, neurocientista do Instituto Nacional de Saúde Mental em Bethesda, Maryland, diz que estudos como os que a equipe de Marek simulou procuraram correlações entre medidas brutas de comportamento ou saúde mental (pesquisas autorrelatadas, por exemplo) e exames cerebrais cujas condições podem variar de participante para participante, diluindo associações de boa-fé.

Ao selecionar os participantes cuidadosamente e analisar dados de imagens cerebrais usando abordagens sofisticadas, pode ser possível encontrar associações entre exames cerebrais e comportamento mais fortes do que as identificadas no estudo, diz Stephen Smith, neurocientista da Universidade de Oxford, Reino Unido, que lidera os esforços de imagem cerebral do UK Biobank. “Temo que este artigo possa estar superestimando a falta de confiabilidade.”

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-00767-3

Referências

Marek, S. et ai. Natureza https://doi.org/10.1038/s41586-022-04492-9 (2022).

Fonte: Nature