團(tuán)隊(duì)科學(xué)研究方法在可重復(fù)的心理與腦科學(xué)研究中的應(yīng)用

孔祥禎

近年來(lái)，研究結(jié)果的可重復(fù)性問(wèn)題在多個(gè)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。然而，在心理與腦科學(xué)領(lǐng)域中導(dǎo)致一些研究結(jié)果不可重復(fù)的原因是復(fù)雜的。例如，研究對(duì)象、研究范式和研究變量的復(fù)雜性、出版偏見(jiàn)（publication bias）等都會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果的不可重復(fù)。鑒于這些復(fù)雜的因素，我們很難明確一些研究結(jié)果不可重復(fù)的具體原因：可能是小樣本研究導(dǎo)致效應(yīng)量被高估，也可能是重復(fù)實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)不同群體樣本導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，還可能是研究過(guò)程中存在有意或無(wú)意的有問(wèn)題做法。目前，開(kāi)展可重復(fù)的心理與腦科學(xué)研究已經(jīng)被越來(lái)越多的研究者所重視和推崇，并逐漸成為新的趨勢(shì)。針對(duì)如何開(kāi)展可重復(fù)的研究，一些研究者從方法學(xué)和實(shí)踐的角度進(jìn)行了諸多討論，如數(shù)據(jù)采集前的樣本預(yù)估、研究預(yù)注冊(cè)（preregistration）、陰性結(jié)果發(fā)表、數(shù)據(jù)共享等。這里筆者主要結(jié)合自己的研究經(jīng)歷，就團(tuán)隊(duì)合作研究方法（team science）在開(kāi)展可重復(fù)研究中的應(yīng)用和可能的挑戰(zhàn)做一些分享。

筆者的研究興趣是基于大樣本、多模態(tài)和多尺度數(shù)據(jù)的腦結(jié)構(gòu)和功能的個(gè)體差異研究。目前主要的研究問(wèn)題是語(yǔ)言腦功能網(wǎng)絡(luò)和腦偏側(cè)化，其中研究課題涉及到的團(tuán)隊(duì)合作研究主要有以下兩種模式：“學(xué)科內(nèi)合作”和“學(xué)科間合作”。

第一，學(xué)科內(nèi)合作。學(xué)科內(nèi)合作的一個(gè)典型例子是，主要研究者提出感興趣的研究問(wèn)題，然后聯(lián)系多個(gè)同行開(kāi)展研究：在數(shù)據(jù)采集前，合作者通常首先就研究開(kāi)展的流程達(dá)成一些共識(shí)，以確定實(shí)驗(yàn)開(kāi)展所遵循的標(biāo)準(zhǔn);之后合作者獨(dú)立開(kāi)展數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理，最后通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄⒍鄠€(gè)數(shù)據(jù)集融合在一起進(jìn)行匯總分析。這種多中心合作的研究模式和“眾包”（crowdsourcing）的概念類(lèi)似。在這種情況下，由于樣本量大，同時(shí)可以盡量避免單一研究者的可疑操縱，基于這一研究模式得到的結(jié)論往往更穩(wěn)定可信。比如，最近筆者發(fā)起并參與了一項(xiàng)國(guó)際多中心合作項(xiàng)目：該項(xiàng)目針對(duì)刻畫(huà)腦結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性這一問(wèn)題，通過(guò)多中心合作的方式，收集到來(lái)自全球99個(gè)腦皮層結(jié)構(gòu)影像數(shù)據(jù)集，總樣本超過(guò)17000名被試。該研究刻畫(huà)了人腦結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性，同時(shí)考察了一些有趣的個(gè)體差異及遺傳因素，研究結(jié)果可以為今后關(guān)于腦半球功能特異性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，以及人腦半球不對(duì)稱(chēng)性的遺傳基礎(chǔ)的研究提供參考信息（Kong et al.， 2018）。該研究最近發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》上，一個(gè)重要的亮點(diǎn)就是多中心合作的研究模式。

第二，學(xué)科間合作。心理與腦科學(xué)研究往往可以采用多種測(cè)量手段和不同的統(tǒng)計(jì)方法。一方面可以從多個(gè)視角對(duì)研究問(wèn)題進(jìn)行全面系統(tǒng)地考察，同時(shí)可以在不同維度進(jìn)行相互驗(yàn)證，確保研究結(jié)論的可靠性。比如，對(duì)語(yǔ)言能力個(gè)體差異的研究，可以采用主觀的自我報(bào)告，也可以采用客觀的行為測(cè)量;同時(shí)，考慮到語(yǔ)言腦網(wǎng)絡(luò)與語(yǔ)言能力表現(xiàn)之間的潛在關(guān)聯(lián)，也可以采用結(jié)構(gòu)和功能磁共振成像等腦成像手段，甚至基因表型和基因表達(dá)等遺傳相關(guān)的測(cè)量對(duì)語(yǔ)言能力的個(gè)體差異進(jìn)行刻畫(huà)。因此，為了更全面系統(tǒng)地刻畫(huà)在認(rèn)知能力上的個(gè)體差異，可能需要心理學(xué)、腦影像學(xué)、遺傳學(xué)和生物信息學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域同行之間的合作。

上述兩種方式的合作都有助于獲取更可靠的研究結(jié)果。這里的討論主要圍繞“學(xué)科內(nèi)合作”，即針對(duì)同一感興趣問(wèn)題，多個(gè)同行一起開(kāi)展的多中心數(shù)據(jù)采集和匯總研究。該研究模式在累積數(shù)據(jù)量，提高統(tǒng)計(jì)效力，提高研究結(jié)果的可重復(fù)性，提高研究結(jié)論的可推廣性和探索效應(yīng)的異質(zhì)性等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，也因此得到了越來(lái)越多研究者的青睞和推崇。

目前，國(guó)際上研究者已經(jīng)發(fā)起了多個(gè)基于多中心合作研究模式的心理與腦科學(xué)相關(guān)的項(xiàng)目。比如，美國(guó)南加州大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Paul Thompson發(fā)起的ENIGMA項(xiàng)目：該項(xiàng)目以多中心合作的模式，將來(lái)自200多個(gè)中心的近千名研究者聚集在一起，以工作組的運(yùn)行模式一起探索大腦結(jié)構(gòu)和功能的個(gè)體差異，以及與遺傳和疾病之間的關(guān)聯(lián);該項(xiàng)目的系列研究成果發(fā)表在《自然》《自然-神經(jīng)科學(xué)》《美國(guó)科學(xué)院院刊》等高影響力學(xué)術(shù)期刊。另一個(gè)典型案例是開(kāi)放科學(xué)協(xié)作組（Open Science Collaboration），該組織發(fā)起了針對(duì)100個(gè)影響力較大的心理學(xué)研究的重復(fù)研究項(xiàng)目，共270名研究者參與了該項(xiàng)目。項(xiàng)目成果于2015年發(fā)表在《科學(xué)》期刊上（Aarts et al.， 2015），引發(fā)了研究者對(duì)心理學(xué)研究可重復(fù)性問(wèn)題的關(guān)注和擔(dān)憂，3年內(nèi)被引用超2000次。同時(shí)，該組織主要發(fā)起人為了進(jìn)一步推廣透明、開(kāi)放、可重復(fù)的科學(xué)研究，搭建了開(kāi)放科學(xué)平臺(tái)開(kāi)放科學(xué)框架（Open Science Framework），并成立了開(kāi)放科學(xué)中心（Center for Open Science）。這只是眾多多中心合作項(xiàng)目中的兩個(gè)案例，其他多中心合作的心理學(xué)與腦科學(xué)項(xiàng)目還有ADNI，千人功能連接組計(jì)劃（1000 Functional Connectomes），眾多實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（ManyLab）和心理學(xué)加速器項(xiàng)目（Psychological Science Accelerator）等。

中國(guó)心理與腦科學(xué)研究者不僅參與到了國(guó)際多中心合作的項(xiàng)目中，而且作為主要貢獻(xiàn)者發(fā)起了一些重要的合作項(xiàng)目和研究。比如，中國(guó)科學(xué)院心理研究所左西年研究員參與了千人功能連接組計(jì)劃，并發(fā)起了以中國(guó)研究者為主導(dǎo)的國(guó)際神經(jīng)影像大數(shù)據(jù)共享計(jì)劃“國(guó)際信度與可重復(fù)性聯(lián)盟”;中國(guó)科學(xué)院心理研究所嚴(yán)超贛研究員主導(dǎo)發(fā)起了抑郁癥靜息態(tài)功能磁共振多中心數(shù)據(jù)薈萃分析計(jì)劃REST-meta-MDD;以及中國(guó)科學(xué)院心理研究所蔡華儉研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)起了中國(guó)文化心理大調(diào)查等。通常來(lái)說(shuō)，多中心合作研究的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)。從上述列舉的多中心合作項(xiàng)目可以看出，其中既有多個(gè)研究機(jī)構(gòu)參與的大規(guī)模數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目，也有基于特定研究問(wèn)題發(fā)起的數(shù)據(jù)匯總分析項(xiàng)目。對(duì)于研究資源有限的心理學(xué)和腦科學(xué)學(xué)生或青年研究者來(lái)說(shuō)，目前發(fā)起大規(guī)模的數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目可能還存在限制。但是，年輕研究者可以以更加開(kāi)放的心態(tài)進(jìn)行聯(lián)合，同時(shí)充分利用共享數(shù)據(jù)庫(kù)和社交網(wǎng)絡(luò)，以開(kāi)展一些有影響力的多中心合作研究。比如，針對(duì)基于單一數(shù)據(jù)集的腦影像個(gè)體差異研究往往存在的可重復(fù)性問(wèn)題，可以聚集一批關(guān)注腦影像測(cè)量和行為個(gè)體差異關(guān)聯(lián)的研究者，成立一個(gè)聯(lián)盟組織（權(quán)且將其命名為“中國(guó)腦個(gè)體差異研究計(jì)劃”），促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域研究的健康發(fā)展。進(jìn)一步的討論可參見(jiàn)本專(zhuān)題論文《多中心合作和可重復(fù)的心理與腦科學(xué)研究》。

綜上，基于團(tuán)隊(duì)科學(xué)的理念，開(kāi)展透明、開(kāi)放、可重復(fù)的心理與腦科學(xué)研究已經(jīng)受到越來(lái)越多研究者的青睞和推崇。多中心合作研究模式可以提供更大的樣本量、更多樣的樣本和更穩(wěn)定可靠的研究結(jié)果，在開(kāi)展可重復(fù)性研究的趨勢(shì)下必然扮演重要的角色。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外心理與腦科學(xué)領(lǐng)域多中心合作項(xiàng)目迅速發(fā)展，但仍有很大的發(fā)展空間。建議國(guó)內(nèi)心理與腦科學(xué)同行，尤其是青年研究者加強(qiáng)多中心合作研究的意識(shí)，并積極進(jìn)行相關(guān)方法的訓(xùn)練，進(jìn)而參與其中，以更開(kāi)放的心態(tài)聯(lián)合起來(lái)，以開(kāi)展可重復(fù)的心理與腦科學(xué)研究為目標(biāo)，做出一些有影響力的研究成果。

參考文獻(xiàn)

Aarts， A. A.， Anderson， J. E.， Anderson， C. J.， Attridge， P. R.， Attwood， A.， Axt， J.， ... Bartmess， E.（2015）. Estimating the reproducibility of psychological science. Science， 349（6251）， 253-267.

Kong， X. Z.， Mathias， S. R.， Guadalupe， T.， Glahn， D. C.， Franke， B.， Crivello， F.， ...& ENIGMA Laterality Working Group.（2018）. Mapping cortical brain asymmetry in 17， 141 healthy individuals worldwide via the ENIGMA Consortium. Proceedings of the National Academy of Sciences， 115（22）， E5154-E5163.