医微客 - 这篇Science论文被认为将改变大脑研究，但却没人能重复，同行接连质疑，论文面临撤稿

这篇Science论文被认为将改变大脑研究，但却没人能重复，同行接连质疑，论文面临撤稿

期刊资讯

2024-04-12

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2022年10月，国际顶尖学术期刊 Science 上发表了一项题为：In vivo direct imaging of neuronal activity at high temporospatial resolution 的研究。

该研究开发了一种名为神经元活动直接成像（direct imaging of neuronal activity，DIANA）的新技术，利用功能磁共振成像（fMRI）直接对神经元活动进行成像，该技术保留了磁共振成像的高空间分辨率有点，并将时间分辨率提高到了毫秒级，从而实现在体内的高时空分辨率神经元活动直接成像。

该论文发表后，DIANA技术被誉为一种潜在的变革性技术，可用于直接检测活体动物的大脑活动，这有望改变当前的大脑研究方式。

然而，该论文发表以来的一年多时间里，除了该论文的研究团队，没有人能够成功复制他们在论文中宣称的结果。

来自韩国基础科学研究所和美国麻省理工学院的两个研究团队各自尝试了复制DIANA技术，但都未获成功。2024年3月27日，这两个团队分别将实验过程发表在了 Science Advances 期刊，他们认为，原始论文结果是由于实验错误，或者是论文作者挑选了有利数据，而不是真正的神经元活动。

但这篇 Science 论文的通讯作者、韩国成均馆大学副教授朴昌源（Jang-Yeon Park）坚持这项研究结果，他表示：“我也很好奇为什么其他团队无法复制DIANA技术”。

在传统的功能性磁共振成像（fMRI）中，研究人员通过监测不同大脑区域的血流变化来评估大脑活动。但这种检测方式反应比神经元的活动滞后至少一秒，而神经元以毫秒为单位传递信息。

因此，当朴昌源团队在论文中宣称DIANA技术可以直接在体内监测神经元活动，被认为是一项非常的突破。

DIANA技术的工作原理是每200毫秒对麻醉中的小鼠进行一次轻微电击。在两次电击之间，MRI扫描仪每5毫秒从大脑的一个小区域收集数据。在下一次电击后，扫描另一个点。软件将所有点的数据拼接在一起，从而可视化整个脑片在200毫秒内的变化。这个过程类似于逐像素拍摄一个动作，这个动作需要重复记录每个像素，并将这些记录拼接在一起，以创建一个完整视频。研究团队声称，这种方法抑制了血流变化产生的慢速信号（这是常规fMRI所追踪的），并能够测量多个神经元电压变化时产生的快节奏信号。

这两项发表于 Science Advances 的论文，其中一篇来自韩国基础科学研究所的金成基（Seong-Gi Kim），他此前与朴昌源有过合作，他的团队对原始论文中的试验方案进行重复，并进行了一些改进。当他们对从每只小鼠的50个脑切中取平均数据时，发现了一个类似DIANA的信号，类似于大脑活动，但前提是他们删除了不符合预期反应的数据。当对来自6只小鼠的1000多个脑片的数据进行平均时，这种信号就消失了。

金成基表示，在fMRI中，对更多的脑片数据进行平均应该增强而不是削弱大脑活动信号，而如果没有足够数据，背景噪声可能会看起来像大脑活动。

在原始论文中，朴昌源团队收集了每只小鼠48-98个脑片，但只对每只小鼠检查了40个，他们排除了一些脑片，以便能够比较所有动物的一致数量，并删除那些背景噪声最大的脑片。朴昌源表示，如果非选择性地只从每只小鼠的40个脑片中取平均值，并从所有小鼠中取平均值，最多约700个脑片，DIANA的反应会更弱，但仍然具有统计学意义。

另一篇 Science Advances 论文来自麻省理工学院（MIT）的 Alan Jasanoff 团队

，该团队最初认为在大鼠实现中重现了DIANA的大脑反应。但当电刺激工具被断开时，甚至在扫描死亡大鼠时，还能看到这些信号。更仔细地观察事件顺序后，研究团队注意到在触发电击和动物实际被电击之间存在12微秒的延迟。当他们移除这个时间间隔时，所谓的DIANA信号消失了。他们认为，这个12微秒的延迟导致了基线MRI信号产生了一点波动，看起来像是DIANA反应。

对于这一观点，朴昌源不同意MIT团队认为的原始论文中观察到的反应是由于电刺激时间延迟，他表示自己已经纠正了MRI基线中的类似偏差。他还表示，团队将继续完善DIANA方法，并表示他在正在进行的动物和人类研究中成功复制了原始结果，他还鼓励在尝试重复该研究时遇到困难的研究人员与自己联系。

值得一提的是， Science 期刊目前已针对这篇论文发布了“Editorial expression of concern”，表达了对这篇论文的关注，提醒读者注意该论文结论无法被复制，并且结果可能因主观数据选择而存在偏差。根据过往案例，该论文几乎可以肯定将会被撤稿。