Friday, June 19, 2009

hbm09 San Francisco 記實

今年是回台後第一次參加國際會議,而且是之前從未參加過,但一直想要找機會的Human Brain Mapping,但從台灣飛到美國的時差,讓前兩晚的白天會議感覺一直昏昏沈沈,這可能是我以後要習慣之處(說不定也有人研究時差對大腦的影響,如果沒有 的話,這可能也是一個有趣的研究話題)。

第一次參加HBM,有些先前的刻版印象被打破:(a) 一直以為HBM比較是在方法上的討論,但後來發現它的內容也是相當的多元。有方法技術,也有認知各個層面(知覺,記憶,語言,意識等)的討論,再加上最近 的新方法,如利用機器學習(machine learning)判讀大腦造影資料,進而可以預測人的意識狀態,或是生活選擇等,皆是相當的吸引人。所以這次的會議對我來說,是真正的大開眼界(加上能夠回到舊金山舊地重遊)。再加上它的國際性(我看到非常多的歐洲人, 這是以前的會議比較少經歷的),所以以後大概我都會參加這個會議吧!最後,今年遇到兩位非常好的朋友(Craig Benette and Yune Lee),大家也相約好明年再去Barcelona,西班牙的著名城市。2012的會議會在北京舉行,更是值得一遊了。

言歸正傳,這次會 議的焦點之一就是在機器學習,以目前眾多方法的免費提供讓人使用,如SPM5的DCM (dynamic causal modeling),AFNI的 3dsvm (support vector machine),還有一些third party 的functional toolbox,都讓方法的發展更加多元與百家紛呈。不少實驗室提供了他們的網址免費供人下載試用。事實上,台大電機系所提供的svm library 提供了至少三至五篇nature neuroscience的paper作為分析的基底,所以在目前的學術上,台灣早已為人所知的扮演一定的角色。

有關本次會談最讓人囑目的decoding 問題,也有不少組team充分的擁抱這個領域,讓它成為非常吸引人的題目。可以預見,這塊領域將來必將有更多的蓬勃發展,甚至成為自己的一個獨立學門也說不定。比方說,Pittsburgh University 就成立了一個 Machine Learning department,地下室也有自己的MRI scanner,所做的主題就是在 decoding大腦訊號,看人的大腦當時是在做什麼。可以想見,這個系將來必會有很多很實用(或是很sexy,會很吸引新聞記者)的產出。

一 些有趣的有關統計重要性的poster,如我室友 Craig的一個show 魚的大腦 poster,就吸引了不少人的目光。為什麼他要scan 魚呢?原來是我們平常在scan時所放的phantom,一般都是用特製瓶,裡面裝水或特殊溶液,但他scan過南瓜,昆虫,各式各樣的東西,還包括新英 格蘭的鮭魚(當然是用膜包好,以免流水發臭),有次他就想,既然都作過各式各樣的scan(T1, T2, DTI, etc)了,乾脆就分析一下吧。利用標準的 p<.001,再加上魚的大腦較小,所以3個voxel為cluster threshold下,結果竟然看到了significant activations。當然我們不能說,這隻死魚竟然在看不同的perspective taking狀況下,死魚的大腦內有明顯的反應差異!而是要用這個有趣的例子,說出 correction for multiple comparison的重要性(目前多半是用 family-wise error rate, or false discovery rate),而用魚的大腦來作poster,很容易提高人的回頭率(畢竟人的大腦看多不新奇,魚的大腦可是長得不一樣的)(Craig並解釋為何魚的大腦 會show出sig activation: 因為脂肪較多,氫原子較多的情況下,容易出現差異的機會也較大)。Craig並說到他們的poster 第一回並未過關,因為reviewer認為他們是在開玩笑。但主編Russ Poldrack認為這個poster 是幽默中帶有嚴肅的主題,所以讓他們敗部復活!而在一個被期刊審委的退稿意見中,他們更被建議:請你們scan 16條魚後,得到相同的結果,再來重寄吧!

另外在我的領域內,還看到一個有關我們在GLM中常用的,將motion correction 的 covariates放入design matrix,作為regressors of no interest 一起分析的practice。在這位作者的simulation & practice裡,發現到並不會對資料結果有任何幫助!看樣子,我們以後在做任何分析時,最後都須依賴自己的分析經驗作最有力的指引(而不是大家都怎麼 作,所以你也得如此)。

另外一個有趣的poster,是探討目前常看到的functional connectivity (目前幾乎是一個常用的added feature in fMRI data anlaysis),其seed cluster 大小所影響的connectivity 結果。這篇poster以每一個voxel為出發點,探討每個voxel對應到四個不同candidate region of default network的聯結強度為何。結果發現到:在不同的作業要求,如1-back, 2-back, and 3-back下,不同的部位對其他的default network也會有不同強度的影響。但大體而論,default network 的結果是蠻 robust against voxel cluster size 的大小。

最後,可能是聽過最精彩的一篇poster(同時也得了student trainee award),是一位Benita Sorger 所延續Owens (06) 的一篇非常著名的Science paper,描述一位無法跟外界聯絡的植物人,透過fMRI內實驗者要求的指導語:「想像自己在走廊上行走」,或是「想像自己在打網球」,而能觀察到相對應腦區的反應(PPA 與 SMA, repsectively),與正常控制組相同的結果。藉此來強調 fMRI可以彰顯這位植物人仍有意識,能瞭解指導語並作出相應心智活動。Sorger 繼續深入探討利用fMRI 作為植物人(或四肢癱瘓病人)對外溝通的工具。她的設計是利用BOLD反應的特性,設計三種作業(如唸出字音,判斷字非字等),每一種都可讓該反應在血流反應上昇,持平,或下降的時機,設計出共27種可能(如此即能容納26種字母加空白鍵)。實驗是藉由先問受試者:「上次妳去那裡旅遊?」如果答案是「Greece」,那G對應到字音作業,並且要持續唸十秒,然後不要再唸的方式,藉由一些預先指定的ROI time course 的判讀分析(這又是一種線上 real-time fMRI的應用),可以由程式判斷最有可能的字為何。而且由於字是由多單字組成,藉由多單字的組合來排出不可能的字,進而增加判讀的準確性。這種實驗方式簡易明瞭,並且可以想見可以應用在臨床上。Sorger 跟我說,她已寫了一個grant,利用NIRS(一種較為簡易可攜的探測大量血流變化的技術)來進行這個研究。可以想見,類似的概念被開發出來後,將會如同癱瘓的人可以藉由大腦植入晶片的方式重獲行動自由一樣,無法表達的人將也可用此方式跟外界溝通!這將是多大的福音與商機!

綜合而論,HBM對第一次參加的我,的確是大開了一場眼界:完善的服務(免費的無線網路,印表機服務,餐飲水酒,etc),來自世界各地的多式對腦科學感興趣的人,還有迷人的灣區風光,皆讓我非常喜歡。我也決定明年繼續報名HBM,以得到更多的分享與最新的經驗。

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