Hvordan ikke gjøre personlighets nevrovitenskap: Hjernestruktur og de store fem

Noe av det merkeligste for meg nevrovitenskap er sjeldenhetene som nevrovitenskapsmenn kritiserer hverandre. Opprøret som fulgte publiseringen av Vul et al. I 2009. "Forbløffende høye korrelasjoner i fMRI-studier av følelser, personlighet og sosialt kognisjon", a.k.a." Voodoo-korrelasjoner i sosial nevrovitenskap, "illustrerer problemet. (Se f.eks. http://www.nature.com/news/2009/090113/full/457245a.html for en kort redegjørelse om oppsamlingen.) Kommer til nevrovitenskap fra felt der direkte (og noen ganger ganske grøssende) kritikk er grunnleggende for fremgang, graden av krenkelser forårsaket av denne artikkelen - som ser ut til å gi en god metodologisk kritikk, om enn ganske flamboyant måte - var vanskelig å fatte, og antyder eksistensen av et sett med sosiale normer som er ganske spesifikke for nevrovitenskapen samfunnet. Det reiser også spørsmålet: Hvis samfunnet sjelden driver fremgang med kritikk, hvilken mekanisme gjør bruker det? Nevrovitenskapsmenn jeg har snakket med sier at dårlige artikler (og dårlige ideer mer generelt) ikke trenger å bli kritisert (noe som er frekt), fordi de ganske enkelt vil forsvinne når ingen siterer dem. Dette er interessant på mange nivåer, ikke minst på grunn av graden av tro det innebærer i enstemmigheten av evalueringen etter publisering (som på en eller annen måte ikke klarte å oppnå under fagfellevurderingen). Det er et fint tema der for en ambisiøs sosiolog.

Men siden jeg er det ikke en vitenskapssosiolog, hvorfor tar jeg opp dette? Fordi publikasjonen av DeYoung et al. I 2010. "Test av spådommer fra personlighetens nevrovitenskap: Hjernestruktur og store fem" (http://www.tc.umn.edu/~cdeyoung/Pubs/DeYoung_2010_Big_Five_brain_structure_PS.pdf ) markerte begynnelsen på min veldig lille personlige test av effektiviteten til "bare la det dø" nevrovitenskap-uten-kritikk tilnærming til dårlige ideer. Et drøyt år og 46 siteringer i mange prominente tidsskrifter senere, tror jeg vi trygt kan si at resultatene er i. Det er på tide å være kritisk.

Studien er, som de sa det, et forsøk på å "støtte vår biologisk baserte, forklarende modell av Big Five og demonstrere potensialet i personlighetsneurvitenskap (dvs. den systematiske studien av individuelle forskjeller i personlighet ved bruk av nevrovitenskapsmetoder) som en disiplin. "The Big Five representerer, som du sikkert vet, et fremtredende forsøk på å tallfeste individuelle forskjeller ved å bruke fem faktorer: Ekstra, nevrotisisme, agreeableness, åpenhet/ Intellekt, og Ansvarsbevissthet. Forfatterne analyserte de sentrale trekkene som definerte hver av disse fem faktorene, og antok at den individuelle variasjonen i hver vil gjenspeiles i det anatomiske volumet av hjerneområder som har assosiert med det samme eller lignende trekk. Her er et representativt avsnitt i deres analyse:

"Samvittighetsfullhet ser ut til å gjenspeile individers evne og tendens til å hemme eller begrense impulser for å følge regler eller følge nonimmediate mål. Denne egenskapen er knyttet til både akademisk og yrkesmessig suksess, samt til atferd som fremmer helse og lang levetid (Ozer & Benet-Martinez, 2006). Samvittighetsfullhet er preget av trekk som flittighet, orden og selvdisiplin, i motsetning til impulsivitet, distraherbarhet og uorganisering. Samvittighetsfullhet vil sannsynligvis være assosiert med funksjoner av PFC, som antas å være ansvarlig for mye av menneskets evne til å planlegge og følge komplekse regler (Bunge & Zelazo, 2006; Miller & Cohen, 2001). Funksjonelle neuroimaging-studier har koblet trekkimpulsivitet til både rygg- og ventrale regioner i lateral PFC (Asahi, Okamato, Akado, Yamawaki, & Yokota, 2004; Brown, Manuck, Flory, & Hariri, 2006). Vi antok derfor at samvittighetsfullhet ville være assosiert med strukturell variasjon i lateral PFC. " 821)

For å teste disse hypotesene ga forfatterne deltakerne en standard personlighetsinventar, og utførte deretter en strukturell MR av hjernen. De valgte deretter et referansefag som var nær gruppegjennomsnittet på de forskjellige personlighetstiltakene, og sammenlignet alle andres hjerne med den referansen. Denne prosedyren er noe som å systematisk klemme en ballong forskjellige steder til den stemmer overens med størrelsen og formen til en annen lignende, men litt annerledes ballong. Noen regioner av ballongen - og av deltakernes hjerner - må trekkes sammen og noen utvides for å få formene til å matche. Disse regionale utvidelsene og sammentrekningene er kilden til dataene som bestemmer hvilke regioner som var større og hvilke mindre, og graden av disse volumforskjellene ble deretter korrelert med graden av forskjell på personligheten målinger.

I samsvar med hypotesene sine fant forfatterne riktignok regioner som korrelerte med fire av de fem personlighetsfaktorene: "Ekstraversjon, nevrotisisme, godhet og samvittighetsfullhet. Ekstraversjon samvariert med volum medial orbitofrontal cortex, et hjerneområde som er involvert i prosessering av belønningsinformasjon. Nevrotisisme som samles med volum av hjerneområder assosiert med trussel, avstraffelse, og negativ påvirkning. Agreeableness samsvarer med volum i regioner som behandler informasjon om intensjoner og mentale tilstander til andre individer. Samvittighetsfullhet med volum i lateral prefrontal cortex, en region involvert i planlegging og frivillig kontroll av atferd. "

Så hva er galt med dette? Bør vi ikke la dataene snakke for seg selv her, og konkludere med at forfatterne faktisk kan ha tatt "et viktig skritt mot integrering av individuelle forskjeller forskning innen psykologi og nevrovitenskap? "Nei, fordi data aldri taler for dem selv. De er alltid plassert i en fortolkende ramme, og når den rammen er utilstrekkelig, kan ingen tolkning være gyldig. Det vil si, uten tilstrekkelig tolkende ramme, kan vi ikke vite betydningen av selv det mest statistisk og metodisk forsvarlige funnet. Det ser ut til å være tilfelle her.

Det er først og fremst verdt å merke seg at forfatterne bokstavelig talt har tatt i bruk den frrenologiske rammen der de har en større lokal hjerneregion betegner mer lokal nevralkraft, og mer ressurser som er viet til hva det er som regionen kontroller. Som en rimelig idé som kan ha vært da hjernen ble forstått ved analogi med muskler, er det liten god grunn til å gjenopplive denne rammen nå.

Selv om forfatterne selvfølgelig ikke kobler til fenomen ved navn, bruker de eksplisitt den større antakelsen: "Et større enn gjennomsnittet volum av en spesifikk hjerne struktur kan indikere større kraft enn gjennomsnittet til å utføre spesifikke funksjoner assosiert med den strukturen, under antagelse at større populasjoner av nevroner kan produsere større utganger og kan derfor være mer innflytelsesrike enn mindre populasjoner av nevroner. "(s.822) Og det er akkurat her problemet begynner, for det er lite god bevis for dette antagelse.

For det første, selv om det er sant ceteris paribus at et større område av hjernen vil inneholde flere nevroner enn et mindre område, er det mange faktorer som kompliserer denne generelle regelen. Gråstofftetthet varierer over hele hjernen, og endrer seg dessuten med forskjellige hastigheter i forskjellige områder i forskjellige stadier av livstidsutvikling, så forskjellige størrelser kan faktisk inneholde samme antall nevroner i et gitt øyeblikk, og forskjellige tall på et annet tidspunkt. (Dessuten vil de forskjellige typene nevroner, og de forskjellige stilene i nevrell lagdeling, påvirke lokal tetthet.)

For det andre, selv om det virker rimelig å anta at flere nevroner innebærer større prosessorkraft, er forholdet mellom funksjon og struktur mer subtil enn det. Selv om funksjonen kan foredles ved at neurogenese tilfører flere neuroner, kan den også foredles både ved å tilsette og ved å beskjære nevrale tilkoblinger til eksisterende nevroner. Avhengig av funksjonen som skal utføres, kan det være gunstig å øke populasjonen eller tettheten av nevroner, eller det kan være skadelig. Det er virkelig ingen eneste gode generelle regel her.

For det tredje, selv om et område inneholder flere nevroner på grunn av størrelsen hos et gitt individ, betyr ikke det at dette individ bruker flere nevroner for å utføre funksjonene som har blitt assosiert med den regionen i studier som analyserer gruppe gjennomsnitt. Et individ med mer nevrale ressurser i et gitt område kan bruke "overskuddet" til forskjellige formål; uten gode funksjonelle studier av disse individene er det umulig å vite.

For det fjerde, selv om en person er å vie flere nevroner til en gitt oppgave, innebærer ikke dette at disse nevronene vil være mer "innflytelsesrike" i den enkeltes hjerne (og dermed ha større innflytelse på atferd). Hvor "innflytelsesrik" en gitt nevrale populasjon er, vil avhenge mye mer av detaljene i deres synkroni og tilkoblingsmuligheter - for eksempel forholdet mellom inter- og intra-klyngeforbindelser. Dessuten kan et individ bruke mer ressurser på et problem når det er relativt vanskeligere, og dermed indikerer relativ svakhet snarere enn relativ styrke. Det er antydende bevis i litteraturen som demonstrerer kompleksiteten i denne ligningen. Londons drosjesjåfører ser ut til å ha et større volum av grått stoff i en bestemt del av hippocampus (når de for eksempel sammenlignes med bussjåfører i London). På den annen side er det et stort antall litteratur som antyder at eksperter ofte bruker færre nevrale ressurser til problemer enn nybegynnere gjør.

Generelt er det bare ikke mye god bevis for en overordnet størrelse = makt ligning. Og selv om forfatterne siterer støttebevis for perspektivet, ser de ut til å ha misforstått hva bevisene viser. For eksempel siterer de en studie som viste økt gråstoff tetthet (basert på voxel-by-voxel-sammenligninger i mengden gråstoff til stede) hos eldre etter å ha lært å sjonglere; men denne studien gjør det ikke vise endringer i regionalt volum. Tilsvarende siterer de en studie som viser en positiv sammenheng mellom det totale hjernevolumet og IQ. Men ingenting med den studien støtter ideen om at lokale anatomiske forskjeller korrelerer med spesifikke atferds- og funksjonsforskjeller. (Dessuten siden tidlig barndomernæring korrelerer positivt med kroppslig vekst, med økt SES, med økt tilgang til utdanningsmuligheter, etc., den generelle korrelasjonen mellom hjernevolum og ytelse på IQ-tester er ikke så overraskende - men av grunner som ikke har noe å gjøre med hypotesene som blir vurdert her).

Dessverre er det ikke bare det frenologiske strukturell hypotese om at størrelse = makt som er feil; det frenologiske funksjonell antagelse av at region = funksjon er like mangelfull. Tenk på følgende avsnitt fra diskusjonsdelen: "Samvittighetsfullhet ble assosiert positivt med volumet av den midtre frontfronten i venstre side av PFC. Associeringsregionen var stor og strakte seg fra nær frontalpolen til den bakre regionen av lateral PFC. Den midterste frontale gyrusen er avgjørende involvert i å opprettholde informasjon i arbeid hukommelse og i utførelsen av planlagt tiltak.. Resultatene våre kan derfor gjenspeile assosiasjonen til effektiv selvregulering på flere nivåer av kompleksitet, som ville være i tråd med denne egenskapens betydning som en prediktor for akademisk og yrkesmessig ytelse, helse og lang levetid. " (S. 826)

Det er ganske sant at midtre frontgyrus er involvert i disse prosessene. Men det er også med Merk følgende; i telling; i semantisk og episodisk gjenfinning; i rim generasjon; innen musikkkognisjon; i behandlingen av fargeord; og i konfliktdeteksjon, bare for å nevne noen av tingene som aktiverer denne strukturen. Gitt den funksjonelle kompleksiteten til individuelle hjerneområder, for å tolke sammenhengen mellom en kompleks personlighetsfaktor som Samvittighetsfullhet med henvisning til et selektivt undergruppe av oppgavene regionen støtter, er ganske enkelt å utgjøre post-hoc bare historier.

At samle historier er faktisk det forfatterne gjør opp til kan sees ved å sammenligne diskusjonen deres om venstre midtre frontal gyrus (lMFG) / Samvittighets-forhold med deres diskusjon av venstre superior temporal sulcus (lSTS) / Agreeableness-forhold: "Agreeableness var assosiert med redusert volum i posterior venstre overlegen temporal sulcus og med økt volum i posterior cingulate cortex. Den overlegne temporale sulcus er involvert i tolkningen av andre individenes handlinger og intensjoner på grunnlag av biologisk bevegelse (Pelphrey & Morris, 2006), en prosess som kan være mer effektiv hos individer som scorer høyere i Agreeableness. "(S. 826)

Fanget du den hånden? De økt volumet av lMFG er indikativt jo større selvregulering typisk for samvittighetsfullhet, mens redusert volum av lSTS er en indikasjon på større evne til å tolke andre utstilt i Agreeableness. Når både positive og negative forhold mellom variablene av interesse like godt støtter en hypotese, dette er et tegn på at forfatterne ennå ikke virkelig har et vitenskapelig grep på sitt område forespørsel. Akkurat like urovekkende er det at forfatterne ikke finner mange av relasjonene de forutsier, og finner mange forhold de ikke spådde, og likevel regner dette som en vitenskapelig suksess.

Videre bemerker min kollega John Campbell, spesialist på individuelle forskjeller, noe grunn til bekymring på personlighetssiden av hovedboken. Det er for eksempel noe uvanlig å normere sine tiltak for et enkelt individ. Antagelig det forfatterne ønsker er en nevrisk forklaring på de observerte forskjellene i personlighet (eller en personlighetsforklaring for de observerte forskjellene i regionalt hjernevolum), men det vi har her ser ut til å være i beste fall en serie potensielle forklaringer på avvik fra egenskapene til en enkelt individuell. En subtil forskjell, kanskje, men når den kombineres med de andre problemene som er beskrevet ovenfor, understreker det vanskeligheten med å gjøre vitenskapelig mening om de rapporterte resultatene.

Dette bringer oss til slutt til den forbløffende overforenkling iboende i et perspektiv som ville gjort det forvente 1: 1 kartlegginger mellom personlighetsfaktorer så adferdsmessige komplekse som, for eksempel, nevrotisisme og hjerneområder som er så funksjonelt sammensatte som våre ser ut til å være. Mange hjerneregioner er involvert i hver kognitive og atferdsprosess, og hvert hjerneområde er involvert i mange kognitive og atferdsprosesser. Kognisjon støttes av sanntidssamlingen av funksjonelle koalisjoner i hjernen; og det samme må være sant for personlighetsfaktorer. De komplekse, relativt stabile settene med egenskaper og atferdstendenser som vi kaller Agreeableness eller Ekstroversjon skjer bare gjennom samordnede aktiviteter i flere nettverk av flere regioner.

Og ja, selvfølgelig, det gjør vitenskapen vanskelig. Men selv om kartlegginger av 1: 1 var å foretrekke fremfor forfatterne for pedagogisk grunner, ville det i det minste ha vært en erkjennelse av den virkelige kompleksiteten her hadde forfatterne analysert funksjonsprofilene til individuelle hjerneområder og prøvde å finne alt-som-betraktet som beste hypotetiske samsvar mellom rekke funksjoner som en gitt region støtter, og området trekk som omfatter en gitt faktor. Men i stedet for å prøve få til denne kompleksiteten med bevisst valgte foreløpige abstraksjoner, forfatterne ganske enkelt overse den. Det gjør vitenskapen enklere, men bare fordi det ikke lenger er god vitenskap.