團隊科學研究方法在可重復的心理與腦科學研究中的應用

孔祥禎

近年來，研究結果的可重復性問題在多個領域引起了廣泛關注。然而，在心理與腦科學領域中導致一些研究結果不可重復的原因是復雜的。例如，研究對象、研究范式和研究變量的復雜性、出版偏見（publication bias）等都會導致研究結果的不可重復。鑒于這些復雜的因素，我們很難明確一些研究結果不可重復的具體原因：可能是小樣本研究導致效應量被高估，也可能是重復實驗與原實驗不同群體樣本導致數據偏差，還可能是研究過程中存在有意或無意的有問題做法。目前，開展可重復的心理與腦科學研究已經被越來越多的研究者所重視和推崇，并逐漸成為新的趨勢。針對如何開展可重復的研究，一些研究者從方法學和實踐的角度進行了諸多討論，如數據采集前的樣本預估、研究預注冊（preregistration）、陰性結果發表、數據共享等。這里筆者主要結合自己的研究經歷，就團隊合作研究方法（team science）在開展可重復研究中的應用和可能的挑戰做一些分享。

筆者的研究興趣是基于大樣本、多模態和多尺度數據的腦結構和功能的個體差異研究。目前主要的研究問題是語言腦功能網絡和腦偏側化，其中研究課題涉及到的團隊合作研究主要有以下兩種模式：“學科內合作”和“學科間合作”。

第一，學科內合作。學科內合作的一個典型例子是，主要研究者提出感興趣的研究問題，然后聯系多個同行開展研究：在數據采集前，合作者通常首先就研究開展的流程達成一些共識，以確定實驗開展所遵循的標準;之后合作者獨立開展數據采集和數據預處理，最后通過適當的方式將多個數據集融合在一起進行匯總分析。這種多中心合作的研究模式和“眾包”（crowdsourcing）的概念類似。在這種情況下，由于樣本量大，同時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論往往更穩定可信。比如，最近筆者發起并參與了一項國際多中心合作項目：該項目針對刻畫腦結構的不對稱性這一問題，通過多中心合作的方式，收集到來自全球99個腦皮層結構影像數據集，總樣本超過17000名被試。該研究刻畫了人腦結構的不對稱性，同時考察了一些有趣的個體差異及遺傳因素，研究結果可以為今后關于腦半球功能特異性的結構基礎，以及人腦半球不對稱性的遺傳基礎的研究提供參考信息（Kong et al.， 2018）。該研究最近發表在《美國科學院院刊》上，一個重要的亮點就是多中心合作的研究模式。

第二，學科間合作。心理與腦科學研究往往可以采用多種測量手段和不同的統計方法。一方面可以從多個視角對研究問題進行全面系統地考察，同時可以在不同維度進行相互驗證，確保研究結論的可靠性。比如，對語言能力個體差異的研究，可以采用主觀的自我報告，也可以采用客觀的行為測量;同時，考慮到語言腦網絡與語言能力表現之間的潛在關聯，也可以采用結構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等遺傳相關的測量對語言能力的個體差異進行刻畫。因此，為了更全面系統地刻畫在認知能力上的個體差異，可能需要心理學、腦影像學、遺傳學和生物信息學等多個領域同行之間的合作。

上述兩種方式的合作都有助于獲取更可靠的研究結果。這里的討論主要圍繞“學科內合作”，即針對同一感興趣問題，多個同行一起開展的多中心數據采集和匯總研究。該研究模式在累積數據量，提高統計效力，提高研究結果的可重復性，提高研究結論的可推廣性和探索效應的異質性等方面具有極大的優勢，也因此得到了越來越多研究者的青睞和推崇。

目前，國際上研究者已經發起了多個基于多中心合作研究模式的心理與腦科學相關的項目。比如，美國南加州大學神經科學家Paul Thompson發起的ENIGMA項目：該項目以多中心合作的模式，將來自200多個中心的近千名研究者聚集在一起，以工作組的運行模式一起探索大腦結構和功能的個體差異，以及與遺傳和疾病之間的關聯;該項目的系列研究成果發表在《自然》《自然-神經科學》《美國科學院院刊》等高影響力學術期刊。另一個典型案例是開放科學協作組（Open Science Collaboration），該組織發起了針對100個影響力較大的心理學研究的重復研究項目，共270名研究者參與了該項目。項目成果于2015年發表在《科學》期刊上（Aarts et al.， 2015），引發了研究者對心理學研究可重復性問題的關注和擔憂，3年內被引用超2000次。同時，該組織主要發起人為了進一步推廣透明、開放、可重復的科學研究，搭建了開放科學平臺開放科學框架（Open Science Framework），并成立了開放科學中心（Center for Open Science）。這只是眾多多中心合作項目中的兩個案例，其他多中心合作的心理學與腦科學項目還有ADNI，千人功能連接組計劃（1000 Functional Connectomes），眾多實驗室項目（ManyLab）和心理學加速器項目（Psychological Science Accelerator）等。

中國心理與腦科學研究者不僅參與到了國際多中心合作的項目中，而且作為主要貢獻者發起了一些重要的合作項目和研究。比如，中國科學院心理研究所左西年研究員參與了千人功能連接組計劃，并發起了以中國研究者為主導的國際神經影像大數據共享計劃“國際信度與可重復性聯盟”;中國科學院心理研究所嚴超贛研究員主導發起了抑郁癥靜息態功能磁共振多中心數據薈萃分析計劃REST-meta-MDD;以及中國科學院心理研究所蔡華儉研究員團隊發起了中國文化心理大調查等。通常來說，多中心合作研究的關鍵是數據。從上述列舉的多中心合作項目可以看出，其中既有多個研究機構參與的大規模數據采集項目，也有基于特定研究問題發起的數據匯總分析項目。對于研究資源有限的心理學和腦科學學生或青年研究者來說，目前發起大規模的數據采集項目可能還存在限制。但是，年輕研究者可以以更加開放的心態進行聯合，同時充分利用共享數據庫和社交網絡，以開展一些有影響力的多中心合作研究。比如，針對基于單一數據集的腦影像個體差異研究往往存在的可重復性問題，可以聚集一批關注腦影像測量和行為個體差異關聯的研究者，成立一個聯盟組織（權且將其命名為“中國腦個體差異研究計劃”），促進相關領域研究的健康發展。進一步的討論可參見本專題論文《多中心合作和可重復的心理與腦科學研究》。

綜上，基于團隊科學的理念，開展透明、開放、可重復的心理與腦科學研究已經受到越來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定可靠的研究結果，在開展可重復性研究的趨勢下必然扮演重要的角色。近年來，國內外心理與腦科學領域多中心合作項目迅速發展，但仍有很大的發展空間。建議國內心理與腦科學同行，尤其是青年研究者加強多中心合作研究的意識，并積極進行相關方法的訓練，進而參與其中，以更開放的心態聯合起來，以開展可重復的心理與腦科學研究為目標，做出一些有影響力的研究成果。

參考文獻

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.