找不到被者？这位狠人教授决定拿自己开刀，连扫100次大脑，竟意外掀起全球跟风|fmri|兰迪|大脑|巴赫|拉塞尔|神经科学

1992 年，一篇详述功能性磁共振成像（fMRI）洞见的开创性论文问世*。在此后的二十年间，科学界的目光始终聚焦于庞大的人群样本，热衷于在海量扫描中寻找群体的共性。直到 2012 年，一位名叫拉塞尔・波德拉克（Russell Poldrack）的研究者，为这一领域劈开了一条蹊径。

相比于大型扫描项目得出的群体平均数据，波德拉克更想探究一个个体大脑的运作规律。他了解到视觉神经科学领域已存在密集式 fMRI 扫描技术，也知道动物实验表明，长期处于强磁场中并不会产生显著的生物学影响。但他始终没想好，如何让一名志愿者心甘情愿地接受反复扫描？毕竟，要求对方投入漫长的时间并频繁往返实验室，实在是个不情之请。

于是，波德拉克坦言：“我琢磨着，在折腾别人之前，不如先拿自己开刀。因为我很清楚，我能找到的最完美、最配合的受试者，就是我自己。”

波德拉克对自己大脑进行的连续扫描，就此开启了一股小型研究潮流。如今，越来越多研究者基于精准扫描（precision scanning）发表成果，也就是让同一个人反复接受 fMRI 扫描，这类研究揭示了个体大脑之间的重要差异**。而这一切，几乎都源于波德拉克最初在自己身上开展的实验。他为了解决受试者招募难题而想出的这个“笨办法”，竟如星火燎原般极具感染力，多年间从一个实验室传到另一个，连他本人都深感意外。

*Kwong, Kenneth K., et al. "Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation." Proceedings of the National Academy of Sciences 89.12 (1992): 5675-5679.

**Demeter, Damion V., and Deanna J. Greene. "The promise of precision functional mapping for neuroimaging in psychiatry." Neuropsychopharmacology 50.1 (2025): 16-28.

“我当时完全没想到，这个方法会像现在这样火起来。” 波德拉克说。

以下的这些切片式记录，将追溯这项创新如何从波德拉克的实验室出发，在不同科学家、不同研究团队间传递开来。

一个人与一台机器

2012年9月24日下午，波德拉克走进了得克萨斯大学奥斯汀分校自己研究楼的地下室，躺进了磁共振成像扫描仪。彼时，他是该校心理学与神经生物学教授、成像研究中心主任。。然而，他对认知神经科学现状的沮丧与不满，已非一日之寒。

▷单一研究对象：在18个月的时间里，拉塞尔·波德拉克（Russell Poldrack）对自己的大脑进行了超过100次扫描。图源致谢：拉塞尔·波德拉克。

多年来，他所在的领域一直痴迷于利用fMRI来深入了解神经网络，但波德拉克认为，这种扫描方式“从每个人身上获取的数据都十分有限”。他的心理学背景让他明白，心理健康状况的严重程度会日复一日发生变化，而他认为，科学界需要弄清楚，即便是健康的大脑，其状态也会随时间产生怎样的波动。

据波德拉克所知，此前从未有人对大脑进行过每日扫描。这意味着，长期反复扫描可能产生的副作用尚属未知，他暗自揣度，机构审查委员会是否会为这样一个在志愿者身上反复实验的疯狂计划亮绿灯；更何况，他怀疑自己根本无法说服任何人投入如此巨大的时间与心血。

一位艺术家朋友随口提议，不如干脆扫描你自己。起初，波德拉克是抗拒的。他说，这感觉“太自恋了”。直到他看到迈克尔·斯奈德（Michael Snyder）2012年发表的“整合个人组学图谱”研究*，在长达14个月的时间里，斯奈德对自身的基因组、转录组、蛋白质组、代谢组以及自身抗体图谱进行了全方位的测绘。波德拉克由此意识到：“事实上，仅凭一个人的数据，也能获得极具价值的科学发现。”

就这样，他走进了那台机器。在接下来的18个月里，他对自己进行了超过100次大脑扫描，同时还定期抽血，检测基因表达和代谢物水平。这项研究最终催生了“我的连接组”（MyConnectome）项目——一份为期一年、记录他大脑状态波动的完整报告被发布在网上，任何人都可以下载和分析这些数据。

研究结果表明，大脑的连接极具动态性，且这种动态变化与基因表达和代谢功能密切相关，该项目彻底改变了神经科学界对大脑扫描的认知。研究者们利用波德拉克项目的数据，已发表了至少50篇学术论文，而他2015年发表的相关论文**，被引用次数已超过450次。波德拉克如今是斯坦福大学心理学教授，他说，自己曾亲自遇到过一些利用他的数据开展研究的人。他们会在学术会议上主动走上前，对他说：“嘿，拉塞尔，来看我的海报，上面有你的大脑数据！”

*Chen, Rui, et al. "Personal omics profiling reveals dynamic molecular and medical phenotypes." Cell 148.6 (2012): 1293-1307.

**Poldrack, Russell A., et al. "Long-term neural and physiological phenotyping of a single human." Nature communications 6.1 (2015): 8885.

这项研究的影响力开始在整个神经科学界蔓延开来，而这一切，要从研究生蒂莫西·劳曼（Timothy Laumann）说起。

数据的有效运用

2012年，蒂莫西·劳曼正在圣路易斯华盛顿大学攻读精神病学与神经科学的医学博士/哲学博士联合学位。当时他正在撰写毕业论文，专注研究动态功能连接。他始终不确定，在个体静息态大脑扫描中识别出的神经网络，是否会在不同人之间保持一致。某天，他在该校的一次晚宴上坐在了波德拉克旁边，两人聊起了波德拉克尚未完成的自我扫描项目，劳曼立刻意识到，这或许能为自己的疑问找到答案。

两人随即决定合作。劳曼做的第一件事，就是分析波德拉克的静息态扫描数据。此前志愿者的扫描结果，只能呈现群体平均的静息态网络——也就是大脑不同区域间的连接图谱，这也是静息态fMRI的核心测量目标。劳曼原本以为，波德拉克的静息态网络图谱会和群体合成图谱大致相似。然而，在波德拉克的扫描数据中，有一个区域的模式与他的预期完全不符。他起初以为这是“拉塞尔大脑里的一个漏洞”，后来才发现，只是该区域的图谱与群体合成图谱并不一致。

▷保持静止：拉塞尔·波德拉克（Russell Poldrack）于2012年9月24日首次躺进功能性磁共振成像（fMRI）扫描仪。图源致谢：拉塞尔·波德拉克。

劳曼把数据拿给导师看，导师让他重新分析验证。经过数月时间和多次分析，劳曼终于说服了导师。“拉塞尔的大脑就是这个样子，”他回忆起当时的话，“和其他人都不一样。”

2015年，劳曼与波德拉克同年发表了自己的研究成果*。劳曼的研究表明，只要有足够的扫描数据，就能够描述单一个体大脑中各类网络的组织结构——这在当时是前所未有的突破。研究结果还显示，个体大脑的独特特征可能与群体数据存在差异，而这种差异，或许对理解心理疾病和神经退行性疾病至关重要。

Laumann, Timothy O., et al. "Functional system and areal organization of a highly sampled individual human brain." Neuron 87.3 (2015): 657-670.

正是在与劳曼的这场合作中，日后大名鼎鼎的“午夜扫描俱乐部”（Midnight Scan Club）悄然萌生了最初的灵感。

如何创办一个“社交俱乐部”

2013年，尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）和史蒂夫·尼尔森（Steve Nelson）正处于职业生涯的起步阶段。多森巴赫刚完成临床实习，尼尔森也即将结束博士后研究。在一次实验室会议上，劳曼展示了他与波德拉克合作的未发表数据。多森巴赫回忆道，自己当时被这项研究深深震撼。会后，在走向停车场的路上，多森巴赫满心遗憾地感叹，自己也渴望开展类似的探索，但希望纳入更多受试者。多森巴赫说，但他暗自盘算，这项研究成本将超过10万美元，这让研究变得遥不可及。因为他“不是系主任，无法为自己提供研究所需的全部资金”。

但如今担任明尼苏达大学共济会发育脑研究所儿科副教授、成像核心主任的尼尔森，向多森巴赫透露了他发现的圣路易斯华盛顿大学扫描费用的一个细节：午夜至凌晨7点之间，扫描费用可享受90%的折扣。多森巴赫拍了拍他的后背，说道：“这这事儿能成！” 这样算下来，他们只需约1万美元，就能获得10名受试者的数据。

不过多森巴赫也明白，要求人们三更半夜跑来实验室、直挺挺地躺进扫描仪里，显然是个过分的要求。因此他们决定“自己动手”。和波德拉克一样，成为研究受试者“纯属被逼无奈”。

尽管如此，他们依然需要招募其他同伴。“我当时想，怎样才能让人们愿意参与一项可能不会成功的研究？”他说。他希望营造一种互助情谊，于是想到了摩托车俱乐部的模式。他构思出“午夜扫描俱乐部”的名字，并开始从圣路易斯华盛顿大学更广泛的神经科学界招募成员。最终，感兴趣的人太多，他们不得不拒绝一部分申请者。

这项研究共有10名受试者，每人完成了12次扫描，总费用仅为1.2万美元。多森巴赫说，这样的研究成本“闻所未闻”，通常这个金额只能支付“一次带餐饮的学术会议”费用。同样参与撰写该俱乐部首篇论文*的劳曼表示，这篇论文包含了10份详细、独特的功能连接组数据，并证实了“群体（平均数据）并非真实存在”，“没有人的大脑是‘群体大脑’的模样”。

这个俱乐部一直延续了下来。在一项极具影响力的研究中**，多森巴赫和另外两名圣路易斯华盛顿大学的研究者，先接受了大脑扫描，随后各自的优势手臂被打上了全臂石膏。在石膏固定的两周内，他们每天都接受一次扫描，石膏拆除后又进行了一次扫描。

*Gordon, Evan M., et al. "Precision functional mapping of individual human brains." Neuron 95.4 (2017): 791-807.

**Newbold, Dillan J., et al. "Plasticity and spontaneous activity pulses in disused human brain circuits." Neuron 107.3 (2020): 580-589.

圣路易斯华盛顿大学认知神经科学家、该研究受试者之一阿什利·尼尔森（Ashley Nielsen）表示，研究结果显示，戴上石膏仅一天后，大脑网络就开始“解耦”。当大脑向控制固定手臂的区域发送信号却未收到反馈时，它便开始转而向动作模式网络发送脉冲。而当石膏拆除后，大脑很快就恢复了原来的神经映射模式。

▷石膏实验招募：作为午夜扫描俱乐部（Midnight Scan Club）的成员，尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）在手臂打上石膏期间，接受了为期两周的每日扫描。图源致谢：尼科·多森巴赫。

这类结果此前已在动物实验中得到证实，但在人类身上却难以复制。未参与这项研究的尼尔森表示：“这篇关于石膏实验的论文，是过去10至15年间成像领域最重要的论文之一。”

午夜扫描俱乐部的研究，改变了艾米丽·雅各布斯（Emily Jacobs）的研究方向。

属于她们自己的俱乐部

艾米丽·雅各布斯是加州大学圣巴巴拉分校的神经科学教授，她先是读到了波德拉克的研究，随后又了解到午夜扫描俱乐部的成果。多年来，她从数百名志愿者身上采集血液或唾液样本，再将其与这些志愿者一到两次的大脑fMRI扫描结果进行关联分析。但雅各布斯表示，激素和大脑状态甚至每小时都会发生变化，而她的团队“始终无法观察到这些激素的动态变化，以及它们如何驱动大脑产生改变”。反复扫描或许能为他们提供梦寐以求的答案。

雅各布斯和实验室成员讨论了波德拉克的研究，当时23岁的哲学博士研究生劳拉·普里切特（Laura Pritschet）提出，何不逐日追踪年轻女性在整个月经周期中的大脑轨迹？普里切特指出，当时研究者们对于月经周期中fMRI结果的变化存在分歧，因为每个人的“研究方法都各不相同”。

如今担任宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院精神病学博士后研究员的普里切特回忆道，当时很多人对重复自我扫描的想法持犹豫态度。大家都在嘀咕：这能行吗？你确定要这么折腾自己？”

尽管如此，普里切特还是毅然前行，并主动提出作为唯一受试者参与研究。这项被称为“28andMe”（注：此处为研究代号，巧妙化用了基因检测公司23andMe的名字与28天生理期）的项目，在午夜扫描俱乐部2017年首篇论文发表后不久便启动了。普里切特连续30天接受fMRI扫描、静脉采血和问卷调查。研究结果首次揭示了雌二醇、孕酮及其他激素的起伏变化，如何引发大脑功能网络的暂时性改变。

▷28天后：劳拉·普里切特（Laura Pritschet，左，坐在扫描仪上）在艾米丽·雅各布斯（Emily Jacobs，未出镜）的实验室工作期间，主动参与了为期30天的功能性磁共振成像（fMRI）扫描及其他监测，以探究月经周期中波动的激素如何影响大脑网络。图源致谢：劳拉·普里切特。

一年后，研究团队在普里切特服用低剂量口服合成雌二醇避孕药期间对她进行了检测*。结果表明，当雌激素水平较高时，与记忆和走神相关的大脑网络活性更强；而当孕酮水平较高时，这些网络的活性则会减弱。

之后，普里切特和雅各布斯与伊丽莎白·克拉斯蒂尔（Elizabeth Chrastil）合作，研究怀孕对大脑的影响——他们在克拉斯蒂尔怀孕前、怀孕期间、分娩后，以及产后20周、53周和122周分别对她进行了扫描。结果显示，怀孕确实会对大脑产生实际影响，且这种影响至少在克拉斯蒂尔身上持续了长达两年之久。

最近，卡琳娜·海勒（Carina Heller）以博士后研究员的身份访问雅各布斯的实验室（她同时在明尼苏达大学巴特·拉森（Bart Larsen）的实验室任职），带来了她在德国完成的个人研究项目数据。她是四名在月经周期内接受“密集采样”的女性之一。海勒当时正在服用口服避孕药，而研究中的另一名女性患有子宫内膜异位症。这项研究仍在进行中，但去年9月发表的部分结果显示**，月经周期中大脑体积会发生变化，且受到激素的影响。

*Taylor, Caitlin M., et al. "Progesterone shapes medial temporal lobe volume across the human menstrual cycle." NeuroImage 220 (2020): 117125.

**Heller, Carina, et al. "Hormonal milieu influences whole-brain structural dynamics across the menstrual cycle using dense sampling in multiple individuals." Nature neuroscience 28.12 (2025): 2588-2600.

她们已经启动了一项规模更大的项目，纵向更年期项目（Longitudinal Menopause Project），其中包含一个子研究，名为更年期扫描俱乐部（Menopause Scan Club）。这一次，除了雅各布斯亲自参与自我扫描外，她们还在招募志愿者。哈佛大学教授兰迪·巴克纳（Randy Buckner）也在开展类似的招募工作。