科學(xué)家們對大腦和行為所了解的大量事情是基于18歲到21歲之間受過高等教育，大多數(shù)是白人的小群體。換句話說，這些結(jié)論是基于大學(xué)生的。

當(dāng)你是大學(xué)的研究員時，大學(xué)生會成為一個方便的學(xué)習(xí)人群。它產(chǎn)生了有偏見的樣本，但對某些類型的研究仍然有用。人們很容易認(rèn)為，對于典型大腦如何發(fā)育的研究來說，大腦只是一個大腦，無論是誰的頭骨都在休息。有偏見的樣本應(yīng)該不重要，對嗎?

錯誤。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在富裕，受過良好教育的大腦中進(jìn)行的大量研究可能會提供大腦發(fā)育的圖片，這對大多數(shù)美國人來說是不準(zhǔn)確的。這些結(jié)果為科學(xué)家提供了一個強(qiáng)有力的論據(jù)，使他們能夠更加關(guān)注他們在大腦成像實(shí)驗(yàn)中的研究。

它是“一個可靠的證據(jù)，表明我們這些神經(jīng)影像學(xué)家需要更好地思考我們的樣本，它來自哪里以及我們可以將我們的研究結(jié)果歸結(jié)為什么，”研究心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的Christopher Monk說。密歇根大學(xué)安娜堡分校。

這項(xiàng)新研究是流行病學(xué)實(shí)驗(yàn) - 健康和疾病模式研究 - 在腦成像研究中崩潰的一個例子。“在流行病學(xué)中，我們對樣本成分進(jìn)行了大量考慮，”舊金山加州大學(xué)的流行病學(xué)家Kaja LeWinn指出。參與研究的人，他們居住的地方以及他們所做的事情對于了解疾病模式如何傳播以及有助于身體健康至關(guān)重要。但在與精神病學(xué)同事就腦部成像進(jìn)行的對話中，LeWinn意識到他們并沒有在考慮他們正在研究的大腦。她說，特別是在研究健康人群時，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為“大腦是大腦就是大腦”。

但這是一個危險(xiǎn)的假設(shè)。“大腦不存在于真空中，注定要遵循一些預(yù)先確定的發(fā)育途徑而沒有任何偏差，”LeWinn說。“恰恰相反，我們的大腦，特別是在早年生活中，對環(huán)境線索非常敏感，這些線索決定了我們的發(fā)展方式。”她想知道腦成像研究中使用的采樣是否會影響科學(xué)家們所看到的結(jié)果。

為了找到答案，LeWinn和她的同事們轉(zhuǎn)向了兒科影像學(xué)，神經(jīng)認(rèn)知和遺傳學(xué) - 或PING-研究。“這可能是我們對兒科腦成像的最佳研究，”她說。

該研究在八個城市(包括圣地亞哥，紐約和檀香山)進(jìn)行，包括1000多名3至20歲的兒童。它記錄了有關(guān)兒童遺傳，智力發(fā)育和情緒功能的信息。當(dāng)然，它包含大量的大腦圖像。目標(biāo)是獲得關(guān)于兒童大腦如何隨時間發(fā)展的全面數(shù)據(jù)。

PING數(shù)據(jù)庫龐大，組織良好，任何科學(xué)家都可以免費(fèi)查看。LeWinn和她的同事檢查了參與者的種族，性別，父母教育和家庭收入的數(shù)據(jù)集。

1,162個大腦的最終樣本比美國人口更加多樣化。根據(jù)2010年人口普查，美國人口白人約占70%，黑人占14%，西班牙裔占7.5%。相比之下，PING研究的種族分解為白人42%，黑人10%，西班牙裔24%，“其他”或混血兒參與者比例較高。

“它更加多樣化。這并不常見，“LeWinn說。她指出，這可能是因?yàn)檠芯康攸c(diǎn)位于人口多樣化的大城市。

PING研究參與者在其他方面也不像普通美國人。這些孩子來自富裕家庭，而不是美國人，他們的父母受教育程度更高。雖然只有11%的美國人接受過大學(xué)后教育，但PING研究中35%的孩子的父母都曾上過研究生院。

因此，LeWinn和她的同事開始著手使PING研究中的數(shù)據(jù)看起來更像美國人口的數(shù)據(jù)。他們將樣本權(quán)重應(yīng)用于大腦成像數(shù)據(jù)，為較貧困，受教育程度較低的家庭的孩子的大腦提供更多的權(quán)重，并增加額外的權(quán)重以匹配美國的種族人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

在新近加權(quán)的數(shù)據(jù)中，LeWinn和她的小組注意到兒童的大腦成熟得更快。大腦的皮質(zhì)比原始數(shù)據(jù)提前2。4年達(dá)到峰值表面積。一些大腦區(qū)域 - 例如杏仁核，一個與情緒處理相關(guān)的區(qū)域 - 似乎更快達(dá)到成熟四年。“低社會經(jīng)濟(jì)狀況與更快的大腦發(fā)育有關(guān)，因此這是一個可能的解釋，”LeWinn指出。該小組于10月12日在Nature Communications報(bào)道了他們的發(fā)現(xiàn)。

不幸的是，這項(xiàng)研究無法告訴科學(xué)家兒童的大腦是否真的比我們想象的更快成熟。加權(quán)樣本并不代表美國平均大腦發(fā)育情況。相反，它更接近它的樣子。“我希望看到這一點(diǎn)在一個代表人口的實(shí)際樣本中得到復(fù)制，”尤金俄勒岡大學(xué)的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家凱特米爾斯說。

但大腦發(fā)育不是重點(diǎn)。相反，重點(diǎn)是表明當(dāng)腦成像研究中參與者樣本存在偏差時，數(shù)據(jù)也會有偏差。即使是大樣本也可能無法提供大腦發(fā)育的準(zhǔn)確圖片 - 如果該樣本有自己的偏見。

無論研究類型如何，這都是無偏見樣本的有力論據(jù)。“這說明了樣本成分對這些措施的影響，”米爾斯說。“這不是我們不能再忽視的事了。”她樂觀地認(rèn)為變化就在眼前。“現(xiàn)在[在腦成像研究中]收集的數(shù)據(jù)集已經(jīng)更加重視這一點(diǎn)。”

但是，讓代表特定人群的研究志愿者很難。“代表性的樣本既昂貴又具有挑戰(zhàn)性，”Monk指出。對于他自己最近的大腦成像工作，Monk已與一個大型現(xiàn)有項(xiàng)目合作以獲得更大的樣本，但即便如此，他說，“樣本是否具有代表性仍然存在疑問。”人們可能不會回應(yīng)電話。志愿者可能不會出現(xiàn)。但是，除非科學(xué)家們投入額外的工作來確保這些人的成功，否則我們對人類大腦如何運(yùn)作的描述并不適用于所有人。