Brain-Imaging-Studien werden durch kleine Datensätze behindert, Studienergebnisse


Seit zwei Jahrzehnten verwenden Forscher Bildgebungstechnologien des Gehirns, um herauszufinden, wie die Struktur und Funktion des Gehirns einer Person mit einer Reihe von psychischen Erkrankungen verbunden ist, von Angstzuständen und Depressionen bis hin zu Selbstmordgedanken.

Aber ein neues Papier, veröffentlicht am Mittwoch in Nature, stellt in Frage, ob ein Großteil dieser Forschung tatsächlich gültige Ergebnisse liefert. Viele solcher Studien, so fanden die Autoren der Studie, umfassen in der Regel weniger als zwei Dutzend Teilnehmer, was weit unter der Zahl liegt, die erforderlich ist, um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen.

„Sie brauchen Tausende von Menschen“, sagte Scott Marek, ein psychiatrischer Forscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis und Autor der Abhandlung. Er beschrieb den Befund als „einen Bauchschlag“ für die typischen Studien, die Bildgebung verwenden, um zu versuchen, die psychische Gesundheit besser zu verstehen.

Studien, die Magnetresonanztomographie-Technologie verwenden, mildern ihre Schlussfolgerungen üblicherweise mit einem Warnhinweis, der auf die kleine Stichprobengröße hinweist. Die Rekrutierung von Teilnehmern kann jedoch zeitaufwändig und teuer sein und zwischen 600 und 2.000 US-Dollar pro Stunde liegen, sagte Dr. Nico Dosenbach, Neurologe an der Washington University School of Medicine und ein weiterer Autor des Papiers. Die mittlere Anzahl von Probanden in Studien zur psychischen Gesundheit, die Bildgebung des Gehirns verwenden, liegt bei etwa 23, fügte er hinzu.

Aber das Nature-Papier zeigt, dass die Daten von nur zwei Dutzend Probanden im Allgemeinen nicht ausreichen, um zuverlässig zu sein, und tatsächlich „massiv überhöhte“ Ergebnisse liefern können“, sagte Dr. Dosenbach.

Für ihre Analyse untersuchten die Forscher drei der größten Studien, die Bildgebungstechnologie des Gehirns verwendeten, um Schlussfolgerungen über die Gehirnstruktur und die psychische Gesundheit zu ziehen. Alle drei Studien laufen noch: das Human Connectome Project mit 1.200 Teilnehmern; die Adolescent Brain Cognitive Development- oder ABCD-Studie mit 12.000 Teilnehmern; und die UK Biobank-Studie mit 35.700 Teilnehmern.

Die Autoren des Nature-Artikels untersuchten Teilmengen von Daten innerhalb dieser drei Studien, um festzustellen, ob kleinere Schnitte irreführend oder „reproduzierbar“ waren, was bedeutet, dass die Ergebnisse als wissenschaftlich gültig angesehen werden konnten.

So untersucht die ABCD-Studie unter anderem, ob die Dicke der grauen Substanz des Gehirns mit der psychischen Gesundheit und der Fähigkeit zur Problemlösung korreliert werden kann. Die Autoren des Nature-Papiers untersuchten kleine Teilmengen innerhalb der großen Studie und stellten fest, dass die Teilmengen Ergebnisse lieferten, die im Vergleich zu den Ergebnissen des vollständigen Datensatzes unzuverlässig waren.

Andererseits stellten die Autoren fest, dass die Ergebnisse bei der Generierung von Ergebnissen aus Stichprobengrößen mit mehreren tausend Probanden denen aus dem vollständigen Datensatz ähnlich waren.

Die Autoren führten Millionen von Berechnungen durch, indem sie unterschiedliche Stichprobengrößen und Hunderte von Gehirnregionen verwendeten, die in den verschiedenen großen Studien untersucht wurden. Immer wieder stellten die Forscher fest, dass Teildatensätze von weniger als mehreren tausend Personen keine Ergebnisse lieferten, die mit denen des vollständigen Datensatzes übereinstimmten.

Dr. Marek sagte, dass die Ergebnisse des Papiers „absolut“ über die psychische Gesundheit hinaus gelten. Andere Bereiche, wie die Genomik und die Krebsforschung, hätten ihre eigenen Rechnungen mit den Grenzen kleiner Stichprobengrößen gehabt und versucht, den Kurs zu korrigieren, stellte er fest.

„Meiner Vermutung nach geht es hier viel mehr um Bevölkerungswissenschaft als um eines dieser Felder“, sagte er.

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