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Donnerstag, Februar 2, 2023

Bildgebungsstudien des Gehirns werden durch kleine Datensätze behindert, Studienergebnisse

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Seit zwei Jahrzehnten verwenden Forscher Bildgebungstechnologien des Gehirns, um herauszufinden, wie die Gehirnstruktur und -funktion einer Person mit einer Reihe von psychischen Gesundheitsstörungen in Verbindung steht, von Angstzuständen und Depressionen bis hin zu Selbstmordgedanken.

Aber ein neues Papier, veröffentlicht am Mittwoch in Nature, stellt in Frage, ob ein Großteil dieser Forschung tatsächlich gültige Ergebnisse liefert. Viele solcher Studien, so fanden die Autoren der Studie, umfassen in der Regel weniger als zwei Dutzend Teilnehmer, was weit unter der Zahl liegt, die erforderlich ist, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

“Sie brauchen Tausende von Menschen”, sagte Scott Marek, ein Psychiatrieforscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis und Autor der Abhandlung. Er beschrieb den Befund als „Auftrieb“ für typische Studien, die Bilder verwenden, um zu versuchen, die psychische Gesundheit besser zu verstehen.

Studien, die Magnetresonanztomographie-Technologie verwenden, mildern ihre Schlussfolgerungen typischerweise mit einem Vorbehalt, der die kleine Stichprobengröße anmerkt. Die Rekrutierung von Teilnehmern kann jedoch zeitaufwändig und teuer sein und zwischen 600 und 2.000 US-Dollar pro Stunde liegen, sagte Dr. Nico Dosenbach, Neurologe an der Washington University School of Medicine und ein weiterer Autor der Studie. Die mittlere Anzahl von Probanden in Studien zur psychischen Gesundheit, die Bildgebung des Gehirns verwenden, liegt bei etwa 23, fügte er hinzu.

Aber das Nature-Papier zeigt, dass Daten, die von nur zwei Dutzend Probanden stammen, im Allgemeinen nicht ausreichen, um zuverlässig zu sein, und tatsächlich zu „massiv überhöhten“ Ergebnissen führen können“, sagte Dr. Dosenbach.

Für ihre Analyse untersuchten die Forscher drei der größten Studien, die Gehirnbildgebungstechnologie verwendeten, um Schlussfolgerungen über die Gehirnstruktur und die psychische Gesundheit zu ziehen. Alle drei Studien laufen noch: das Human Connectome Project mit 1.200 Teilnehmern; die Adolescent Brain Cognitive Development- oder ABCD-Studie mit 12.000 Teilnehmern; und die UK Biobank-Studie mit 35.700 Teilnehmern.

Die Autoren des Nature-Artikels untersuchten Teilmengen von Daten in diesen drei Studien, um festzustellen, ob kleinere Schnitte irreführend oder „reproduzierbar“ waren, was bedeutet, dass die Ergebnisse als wissenschaftlich gültig angesehen werden konnten.

So untersucht die ABCD-Studie unter anderem, ob die Dicke der grauen Substanz des Gehirns mit psychischer Gesundheit und Problemlösungsfähigkeit korreliert werden kann. Die Autoren des Nature-Papiers untersuchten kleine Teilmengen innerhalb der großen Studie und stellten fest, dass die Teilmengen im Vergleich zu den Ergebnissen des vollständigen Datensatzes unzuverlässige Ergebnisse lieferten.

Andererseits stellten die Autoren fest, dass bei der Generierung von Ergebnissen aus Stichproben mit mehreren tausend Probanden die Ergebnisse denen aus dem vollständigen Datensatz ähnlich waren.

Die Autoren führten Millionen von Berechnungen mit unterschiedlichen Stichprobengrößen und Hunderten von Gehirnregionen durch, die in den verschiedenen großen Studien untersucht wurden. Immer wieder haben Forscher herausgefunden, dass Teildatensätze von weniger als mehreren tausend Personen keine Ergebnisse lieferten, die mit denen des vollständigen Datensatzes übereinstimmten.

Dr. Marek sagte, dass die Ergebnisse des Papiers „absolut“ über die psychische Gesundheit hinaus gelten. Andere Bereiche, wie Genomik und Krebsforschung, hätten ihre eigenen Konten mit den Einschränkungen kleiner Stichprobengrößen gehabt und versucht, den Kurs zu korrigieren, bemerkte er.

„Meine Vermutung betrifft viel mehr die Bevölkerungswissenschaft als alle diese Bereiche“, sagte er.

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