团队科学研究方法在可重复的心理与脑科学研究中的应用

孔祥祯

近年來，研究结果的可重复性问题在多个领域引起了广泛关注。然而，在心理与脑科学领域中导致一些研究结果不可重复的原因是复杂的。例如，研究对象、研究范式和研究变量的复杂性、出版偏见（publication bias）等都会导致研究结果的不可重复。鉴于这些复杂的因素，我们很难明确一些研究结果不可重复的具体原因：可能是小样本研究导致效应量被高估，也可能是重复实验与原实验不同群体样本导致数据偏差，还可能是研究过程中存在有意或无意的有问题做法。目前，开展可重复的心理与脑科学研究已经被越来越多的研究者所重视和推崇，并逐渐成为新的趋势。针对如何开展可重复的研究，一些研究者从方法学和实践的角度进行了诸多讨论，如数据采集前的样本预估、研究预注册（preregistration）、阴性结果发表、数据共享等。这里笔者主要结合自己的研究经历，就团队合作研究方法（team science）在开展可重复研究中的应用和可能的挑战做一些分享。

笔者的研究兴趣是基于大样本、多模态和多尺度数据的脑结构和功能的个体差异研究。目前主要的研究问题是语言脑功能网络和脑偏侧化，其中研究课题涉及到的团队合作研究主要有以下两种模式：“学科内合作”和“学科间合作”。

第一，学科内合作。学科内合作的一个典型例子是，主要研究者提出感兴趣的研究问题，然后联系多个同行开展研究：在数据采集前，合作者通常首先就研究开展的流程达成一些共识，以确定实验开展所遵循的标准;之后合作者独立开展数据采集和数据预处理，最后通过适当的方式将多个数据集融合在一起进行汇总分析。这种多中心合作的研究模式和“众包”（crowdsourcing）的概念类似。在这种情况下，由于样本量大，同时可以尽量避免单一研究者的可疑操纵，基于这一研究模式得到的结论往往更稳定可信。比如，最近笔者发起并参与了一项国际多中心合作项目：该项目针对刻画脑结构的不对称性这一问题，通过多中心合作的方式，收集到来自全球99个脑皮层结构影像数据集，总样本超过17000名被试。该研究刻画了人脑结构的不对称性，同时考察了一些有趣的个体差异及遗传因素，研究结果可以为今后关于脑半球功能特异性的结构基础，以及人脑半球不对称性的遗传基础的研究提供参考信息（Kong et al.， 2018）。该研究最近发表在《美国科学院院刊》上，一个重要的亮点就是多中心合作的研究模式。

第二，学科间合作。心理与脑科学研究往往可以采用多种测量手段和不同的统计方法。一方面可以从多个视角对研究问题进行全面系统地考察，同时可以在不同维度进行相互验证，确保研究结论的可靠性。比如，对语言能力个体差异的研究，可以采用主观的自我报告，也可以采用客观的行为测量;同时，考虑到语言脑网络与语言能力表现之间的潜在关联，也可以采用结构和功能磁共振成像等脑成像手段，甚至基因表型和基因表达等遗传相关的测量对语言能力的个体差异进行刻画。因此，为了更全面系统地刻画在认知能力上的个体差异，可能需要心理学、脑影像学、遗传学和生物信息学等多个领域同行之间的合作。

上述两种方式的合作都有助于获取更可靠的研究结果。这里的讨论主要围绕“学科内合作”，即针对同一感兴趣问题，多个同行一起开展的多中心数据采集和汇总研究。该研究模式在累积数据量，提高统计效力，提高研究结果的可重复性，提高研究结论的可推广性和探索效应的异质性等方面具有极大的优势，也因此得到了越来越多研究者的青睐和推崇。

目前，国际上研究者已经发起了多个基于多中心合作研究模式的心理与脑科学相关的项目。比如，美国南加州大学神经科学家Paul Thompson发起的ENIGMA项目：该项目以多中心合作的模式，将来自200多个中心的近千名研究者聚集在一起，以工作组的运行模式一起探索大脑结构和功能的个体差异，以及与遗传和疾病之间的关联;该项目的系列研究成果发表在《自然》《自然-神经科学》《美国科学院院刊》等高影响力学术期刊。另一个典型案例是开放科学协作组（Open Science Collaboration），该组织发起了针对100个影响力较大的心理学研究的重复研究项目，共270名研究者参与了该项目。项目成果于2015年发表在《科学》期刊上（Aarts et al.， 2015），引发了研究者对心理学研究可重复性问题的关注和担忧，3年内被引用超2000次。同时，该组织主要发起人为了进一步推广透明、开放、可重复的科学研究，搭建了开放科学平台开放科学框架（Open Science Framework），并成立了开放科学中心（Center for Open Science）。这只是众多多中心合作项目中的两个案例，其他多中心合作的心理学与脑科学项目还有ADNI，千人功能连接组计划（1000 Functional Connectomes），众多实验室项目（ManyLab）和心理学加速器项目（Psychological Science Accelerator）等。

中国心理与脑科学研究者不仅参与到了国际多中心合作的项目中，而且作为主要贡献者发起了一些重要的合作项目和研究。比如，中国科学院心理研究所左西年研究员参与了千人功能连接组计划，并发起了以中国研究者为主导的国际神经影像大数据共享计划“国际信度与可重复性联盟”;中国科学院心理研究所严超赣研究员主导发起了抑郁症静息态功能磁共振多中心数据荟萃分析计划REST-meta-MDD;以及中国科学院心理研究所蔡华俭研究员团队发起了中国文化心理大调查等。通常来说，多中心合作研究的关键是数据。从上述列举的多中心合作项目可以看出，其中既有多个研究机构参与的大规模数据采集项目，也有基于特定研究问题发起的数据汇总分析项目。对于研究资源有限的心理学和脑科学学生或青年研究者来说，目前发起大规模的数据采集项目可能还存在限制。但是，年轻研究者可以以更加开放的心态进行联合，同时充分利用共享数据库和社交网络，以开展一些有影响力的多中心合作研究。比如，针对基于单一数据集的脑影像个体差异研究往往存在的可重复性问题，可以聚集一批关注脑影像测量和行为个体差异关联的研究者，成立一个联盟组织（权且将其命名为“中国脑个体差异研究计划”），促进相关领域研究的健康发展。进一步的讨论可参见本专题论文《多中心合作和可重复的心理与脑科学研究》。

综上，基于团队科学的理念，开展透明、开放、可重复的心理与脑科学研究已经受到越来越多研究者的青睐和推崇。多中心合作研究模式可以提供更大的样本量、更多样的样本和更稳定可靠的研究结果，在开展可重复性研究的趋势下必然扮演重要的角色。近年来，国内外心理与脑科学领域多中心合作项目迅速发展，但仍有很大的发展空间。建议国内心理与脑科学同行，尤其是青年研究者加强多中心合作研究的意识，并积极进行相关方法的训练，进而参与其中，以更开放的心态联合起来，以开展可重复的心理与脑科学研究为目标，做出一些有影响力的研究成果。

参考文献

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.