La escasez de energía oscurece los resultados de muchos estudios de neuroimagen

Fuga de cerebros: Recoger muy pocas muestras en un estudio de neuroimagen puede producir resultados correlativos con falsos positivos./ Cortesía de Scott Marek y Nico Dosenbach / Universidad de Washington

POR ANGIE VOYLES ASKHAM

Fuente: Spectrum | 16/03/2022

Fotografía: Autism Spectrum

La mayoría de los estudios de neuroimagen tienen muy pocos participantes para relacionar de forma fiable comportamientos complejos con variaciones en la estructura o la función del cerebro

La mayoría de los estudios de neuroimagen tienen muy pocos participantes para relacionar de forma fiable comportamientos complejos con variaciones en la estructura o la función del cerebro, según un estudio publicado hoy en Nature. Los resultados apuntan a la importancia de las colaboraciones a gran escala y de los datos compartidos para garantizar que los estudios de imagen tengan suficiente potencia estadística para detectar asociaciones reales, afirman los investigadores.

Según el equipo, el tamaño medio de las muestras de los estudios de neuroimagen es de unos 23 participantes, basándose en una encuesta de datos de imagen de código abierto. Los estudios de este tamaño pueden asociar ocasionalmente los escaneos cerebrales y el comportamiento por casualidad, pero los resultados varían según los conjuntos de datos. Para obtener datos reproducibles se necesitan miles de participantes, según los investigadores.

El análisis puede explicar por qué el campo de la neuroimagen no ha progresado en la comprensión de este tipo de correlaciones tan rápidamente como algunos esperaban, dice el equipo.

"En la bibliografía sobre neuroimagen hemos trabajado durante décadas bajo la errónea suposición de que podemos progresar recogiendo muestras pequeñas", dice Russell Poldrack, profesor de psicología de la Universidad de Stanford (California), que no participó en el estudio. Como destaca el nuevo trabajo, añade, "estamos utilizando herramientas estadísticas muy potentes que tienen el potencial de hacer que nos engañemos a nosotros mismos".

Para el campo del autismo, en el que la recopilación de escáneres cerebrales de miles de personas puede ser especialmente difícil, puede ser necesario replantearse cómo se llevan a cabo algunos experimentos, dice el coinvestigador del estudio Damien Fair, director del Instituto Masónico para el Cerebro en Desarrollo de la Universidad de Minnesota en Minneapolis.

"Los tipos de preguntas que se pueden responder con estudios muy grandes difieren bastante de los tipos de preguntas que se pueden responder con estudios muy pequeños", afirma.

Fair y sus colegas analizaron escáneres cerebrales -imágenes de resonancia magnética tanto estructurales como funcionales- recogidos como parte de tres grandes esfuerzos de colaboración: el estudio sobre el desarrollo cognitivo del cerebro de los adolescentes, el Proyecto Conectoma Humano y el Biobanco del Reino Unido. Para simular experimentos de distintos tamaños, tomaron muestras de escáneres de entre 25 y 32.572 personas a la vez y evaluaron la fuerza de las correlaciones entre la estructura o función cerebral de los participantes y su rendimiento en pruebas de cognición y salud mental.

El equipo descubrió que los conjuntos de datos de menos de 1.000 participantes produjeron una amplia gama de resultados, incluidos algunos que parecían ser significativos. Algunos experimentos realizados con 25 participantes, por ejemplo, identificaron un fuerte vínculo positivo entre la conectividad funcional en estado de reposo y la capacidad cognitiva. Otros del mismo tamaño, sin embargo, dieron como resultado fuertes correlaciones negativas entre esas mismas medidas, y algunos no encontraron ninguna relación.

Debido a los sesgos de publicación, los experimentos que dan lugar a fuertes correlaciones son los que acaban publicándose, dice Fair, mientras que los resultados no significativos más comunes "no ven la luz del día". Y este sesgo, dice, conduce a un tamaño del efecto inflado en la literatura: Los estudios más pequeños tienen el potencial de informar falsamente de las conexiones más fuertes.

Cuando Fair y sus colegas ampliaron su análisis para incluir miles de muestras, sólo encontraron una débil correlación entre la conectividad funcional y la capacidad cognitiva, por ejemplo. Pero fueron capaces de replicar los resultados en los tres conjuntos de datos, lo que sugiere que el efecto es real.

"Lo que este trabajo muestra es que la relación cerebro-conducta tiene un tamaño de efecto muy, muy pequeño, al menos en una población no seleccionada", dice Sébastien Jacquemont, profesor asociado de pediatría en la Universidad de Montreal (Canadá), que no participó en el trabajo. En un estudio de personas que tienen una condición específica, como una deleción en el sitio cromosómico 22q11.2, la correlación entre la estructura del cerebro y la actividad o el comportamiento es probablemente mucho más fuerte - lo que significa que se necesitan menos muestras, dice Jacquemont.

Dado que el autismo es un trastorno heterogéneo, es posible que los investigadores tengan que tomar medidas adicionales, como subagrupar a los participantes en función de los rasgos compartidos.

Los resultados no deberían hacer saltar las alarmas sobre la neuroimagen, dice el investigador principal del estudio, Scott Marek, instructor de psiquiatría en la Universidad de Washington en San Luis, Missouri.

"No es que haya algo que no funcione en las imágenes, y por eso hay un fallo de replicación", dice. Cualquier experimento que se base en análisis correlacionales se encontrará con problemas similares si el tamaño de las muestras es demasiado pequeño, al igual que ocurrió con los estudios genéticos en años anteriores, afirma.

Los genetistas superaron este reto reuniendo grandes conjuntos de datos a través de consorcios y comprometiéndose con las prácticas de datos abiertos, afirma Marek. El campo de la neuroimagen ya ha empezado a hacer lo mismo, a través de los tipos de bases de datos a gran escala en los que se basó el nuevo estudio, así como de iniciativas específicas para el autismo como los proyectos Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE) y Enhancing Neuro Imaging Genetics through Meta Analysis (ENIGMA).

Otra opción es diseñar experimentos que se adapten a tamaños de muestra más pequeños, dice el equipo. Los estudios longitudinales y los de tratamiento, por ejemplo, permiten a los investigadores comparar múltiples escaneos cerebrales del mismo individuo, lo que refuerza la señal y evita la necesidad de un mayor número de participantes.

En lugar de ver los resultados del estudio como un revés para el campo, el equipo lo ve como un "avance", dice el co-investigador del estudio Nico Dosenbach, profesor asociado de neurología en la Universidad de Washington en St. Louis. "Reconocer por qué algo no funciona es siempre un paso crítico para hacerlo funcionar", dice Dosenbach. Eso no era posible antes de que existieran estos grandes estudios de neuroimagen. Pero ahora que existen, el campo puede aprender de ellos, dice. "Todo son buenas noticias".

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