Nature: 此研究确定了将大脑功能与行为联系起来的研究策略

文摘   2024-12-07 19:00   浙江  

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全脑关联研究(BWAS)是揭示大脑与行为关系的重要工具,但需要大量参与者以确保研究结果的复制性。BWAS使用非侵入性MRI来识别行为、认知、生物学或临床测量与大脑结构或功能的个体间差异之间的关联。BWAS的一个基本目标是识别真正的潜在生物学关联,以提高我们对大脑组织和功能如何与整个生命周期的健康联系的理解。


2024年11月27日,美国范德堡大学Kaidi Kang博士、Simon Vandekar副教授和美国费城儿童医院Aaron Alexander-Bloch博士及其研究团队在Nature(IF=50.7) 上发表了题为“Study design features increase replicability in brain-wide association studies”的文章,研究发现常用的纵向模型假设被试间和被试内的变化相等,这可能会降低标准化效应大小和可复制性。此研究证明对被试间和被试内效应进行明确建模,能够分别优化每种效应的标准化效应大小。


之前的研究表明,为了获得良好的复制性,需要大量的研究参与者,具体来说甚至需要数千人。本研究使用了Lifespan Brain Chart Consortium的63项纵向和横断面MRI研究,总共有77,695次扫描,目的是分析和Meta分析稳健的效应大小指数,以证明优化研究设计对于增加BWAS的标准化效应大小和可复制性至关重要


通过脑容量与年龄相关性的Meta分析,研究人员发现,协变量变异性较大以及使用纵向设计的BWAS研究报告了较大的标准化效应量。然后,研究人员分析了英国生物银行和阿尔茨海默病神经成像倡议的数据,观察年龄对全球和区域大脑测量的影响,表明通过修改研究设计的抽样方案可以提高标准化效应大小和可复制性


Meta分析显示研究设计特征与年龄对大脑测量效应量的影响相关

为了验证这些发现的普遍性,他们还评估了青少年大脑和认知发育数据集中认知、精神病理学和人口统计学与结构和功能大脑结果指标相关的纵向抽样方案他们发现,常用的纵向模型假设被试间的变化和被试内的变化是相等的,这种假设可能会降低标准化效应大小和可复制性。


不同抽样方案下年龄与大脑结构测量的标准化效应及可复制性增强


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最后,研究人员提出,通过明确建模被试间和被试者内的效应,并且分别优化每种效应的标准化效应大小,可以避免将这两种效应混淆,从而提高研究的可复制性

研究中改进了认知等因素与大脑测量标准化效应量的异质性,并进行了引导分析

总的来说,文章强调了优化研究设计对于提高BWAS研究的可复制性和效应大小的重要性,并提供了具体的建议和证据。文章指出,通过优化研究设计,如增加协变量的变异性和实施纵向研究,可以显著提高BWAS的标准化效应大小和可复制性。研究还发现,正确地区分和建模个体间和个体内的效应对于提高研究的可复制性至关重要,尤其是在个体间和个体内效应不一致时。此外,研究提供了具体的设计和分析建议,以指导未来的BWAS研究,旨在提高其结果的可靠性和推广性。


参考文献:


Kaidi Kang, Study design features increase replicability in brain-wide association studies, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08260-9


资讯来源:

https://medicalxpress.com/news/2024-11-strategies-brain-function-behavior-health.html


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编译:张   航

校审:展琳琳


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