找不到被者？這位狠人教授決定拿自己開刀，連掃100次大腦，竟意外掀起全球跟風

1992 年，一篇詳述功能性磁共振成像（fMRI）洞見的開創性論文問世*。在此后的二十年間，科學界的目光始終聚焦于龐大的人群樣本，熱衷于在海量掃描中尋找群體的共性。直到 2012 年，一位名叫拉塞爾?波德拉克（Russell Poldrack）的研究者，為這一領域劈開了一條蹊徑。

相比于大型掃描項目得出的群體平均數據，波德拉克更想探究一個個體大腦的運作規律。他了解到視覺神經科學領域已存在密集式 fMRI 掃描技術，也知道動物實驗表明，長期處于強磁場中并不會產生顯著的生物學影響。但他始終沒想好，如何讓一名志愿者心甘情愿地接受反復掃描？畢竟，要求對方投入漫長的時間并頻繁往返實驗室，實在是個不情之請。

于是，波德拉克坦言：“我琢磨著，在折騰別人之前，不如先拿自己開刀。因為我很清楚，我能找到的最完美、最配合的受試者，就是我自己。”

波德拉克對自己大腦進行的連續掃描，就此開啟了一股小型研究潮流。如今，越來越多研究者基于精準掃描（precision scanning）發表成果，也就是讓同一個人反復接受 fMRI 掃描，這類研究揭示了個體大腦之間的重要差異**。而這一切，幾乎都源于波德拉克最初在自己身上開展的實驗。他為了解決受試者招募難題而想出的這個“笨辦法”，竟如星火燎原般極具感染力，多年間從一個實驗室傳到另一個，連他本人都深感意外。

*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.

“我當時完全沒想到，這個方法會像現在這樣火起來。” 波德拉克說。

以下的這些切片式記錄，將追溯這項創新如何從波德拉克的實驗室出發，在不同科學家、不同研究團隊間傳遞開來。

一個人與一臺機器

2012年9月24日下午，波德拉克走進了得克薩斯大學奧斯汀分校自己研究樓的地下室，躺進了磁共振成像掃描儀。彼時，他是該校心理學與神經生物學教授、成像研究中心主任。。然而，他對認知神經科學現狀的沮喪與不滿，已非一日之寒。

?單一研究對象：在18個月的時間里，拉塞爾·波德拉克（Russell Poldrack）對自己的大腦進行了超過100次掃描。圖源致謝：拉塞爾·波德拉克。

多年來，他所在的領域一直癡迷于利用fMRI來深入了解神經網絡，但波德拉克認為，這種掃描方式“從每個人身上獲取的數據都十分有限”。他的心理學背景讓他明白，心理健康狀況的嚴重程度會日復一日發生變化，而他認為，科學界需要弄清楚，即便是健康的大腦，其狀態也會隨時間產生怎樣的波動。

據波德拉克所知，此前從未有人對大腦進行過每日掃描。這意味著，長期反復掃描可能產生的副作用尚屬未知，他暗自揣度，機構審查委員會是否會為這樣一個在志愿者身上反復實驗的瘋狂計劃亮綠燈；更何況，他懷疑自己根本無法說服任何人投入如此巨大的時間與心血。

一位藝術家朋友隨口提議，不如干脆掃描你自己。起初，波德拉克是抗拒的。他說，這感覺“太自戀了”。直到他看到邁克爾·斯奈德（Michael Snyder）2012年發表的“整合個人組學圖譜”研究*，在長達14個月的時間里，斯奈德對自身的基因組、轉錄組、蛋白質組、代謝組以及自身抗體圖譜進行了全方位的測繪。波德拉克由此意識到：“事實上，僅憑一個人的數據，也能獲得極具價值的科學發現。”

就這樣，他走進了那臺機器。在接下來的18個月里，他對自己進行了超過100次大腦掃描，同時還定期抽血，檢測基因表達和代謝物水平。這項研究最終催生了“我的連接組”（MyConnectome）項目——一份為期一年、記錄他大腦狀態波動的完整報告被發布在網上，任何人都可以下載和分析這些數據。

研究結果表明，大腦的連接極具動態性，且這種動態變化與基因表達和代謝功能密切相關，該項目徹底改變了神經科學界對大腦掃描的認知。研究者們利用波德拉克項目的數據，已發表了至少50篇學術論文，而他2015年發表的相關論文**，被引用次數已超過450次。波德拉克如今是斯坦福大學心理學教授，他說，自己曾親自遇到過一些利用他的數據開展研究的人。他們會在學術會議上主動走上前，對他說：“嘿，拉塞爾，來看我的海報，上面有你的大腦數據！”

*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.

這項研究的影響力開始在整個神經科學界蔓延開來，而這一切，要從研究生蒂莫西·勞曼（Timothy Laumann）說起。

數據的有效運用

2012年，蒂莫西·勞曼正在圣路易斯華盛頓大學攻讀精神病學與神經科學的醫學博士/哲學博士聯合學位。當時他正在撰寫畢業論文，專注研究動態功能連接。他始終不確定，在個體靜息態大腦掃描中識別出的神經網絡，是否會在不同人之間保持一致。某天，他在該校的一次晚宴上坐在了波德拉克旁邊，兩人聊起了波德拉克尚未完成的自我掃描項目，勞曼立刻意識到，這或許能為自己的疑問找到答案。

兩人隨即決定合作。勞曼做的第一件事，就是分析波德拉克的靜息態掃描數據。此前志愿者的掃描結果，只能呈現群體平均的靜息態網絡——也就是大腦不同區域間的連接圖譜，這也是靜息態fMRI的核心測量目標。勞曼原本以為，波德拉克的靜息態網絡圖譜會和群體合成圖譜大致相似。然而，在波德拉克的掃描數據中，有一個區域的模式與他的預期完全不符。他起初以為這是“拉塞爾大腦里的一個漏洞”，后來才發現，只是該區域的圖譜與群體合成圖譜并不一致。

?保持靜止：拉塞爾·波德拉克（Russell Poldrack）于2012年9月24日首次躺進功能性磁共振成像（fMRI）掃描儀。圖源致謝：拉塞爾·波德拉克。

勞曼把數據拿給導師看，導師讓他重新分析驗證。經過數月時間和多次分析，勞曼終于說服了導師。“拉塞爾的大腦就是這個樣子，”他回憶起當時的話，“和其他人都不一樣。”

2015年，勞曼與波德拉克同年發表了自己的研究成果*。勞曼的研究表明，只要有足夠的掃描數據，就能夠描述單一個體大腦中各類網絡的組織結構——這在當時是前所未有的突破。研究結果還顯示，個體大腦的獨特特征可能與群體數據存在差異，而這種差異，或許對理解心理疾病和神經退行性疾病至關重要。

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

正是在與勞曼的這場合作中，日后大名鼎鼎的“午夜掃描俱樂部”（Midnight Scan Club）悄然萌生了最初的靈感。

如何創辦一個“社交俱樂部”

2013年，尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）和史蒂夫·尼爾森（Steve Nelson）正處于職業生涯的起步階段。多森巴赫剛完成臨床實習，尼爾森也即將結束博士后研究。在一次實驗室會議上，勞曼展示了他與波德拉克合作的未發表數據。多森巴赫回憶道，自己當時被這項研究深深震撼。會后，在走向停車場的路上，多森巴赫滿心遺憾地感嘆，自己也渴望開展類似的探索，但希望納入更多受試者。多森巴赫說，但他暗自盤算，這項研究成本將超過10萬美元，這讓研究變得遙不可及。因為他“不是系主任，無法為自己提供研究所需的全部資金”。

但如今擔任明尼蘇達大學共濟會發育腦研究所兒科副教授、成像核心主任的尼爾森，向多森巴赫透露了他發現的圣路易斯華盛頓大學掃描費用的一個細節：午夜至凌晨7點之間，掃描費用可享受90%的折扣。多森巴赫拍了拍他的后背，說道：“這這事兒能成！” 這樣算下來，他們只需約1萬美元，就能獲得10名受試者的數據。

不過多森巴赫也明白，要求人們三更半夜跑來實驗室、直挺挺地躺進掃描儀里，顯然是個過分的要求。因此他們決定“自己動手”。和波德拉克一樣，成為研究受試者“純屬被逼無奈”。

盡管如此，他們依然需要招募其他同伴。“我當時想，怎樣才能讓人們愿意參與一項可能不會成功的研究？”他說。他希望營造一種互助情誼，于是想到了摩托車俱樂部的模式。他構思出“午夜掃描俱樂部”的名字，并開始從圣路易斯華盛頓大學更廣泛的神經科學界招募成員。最終，感興趣的人太多，他們不得不拒絕一部分申請者。

這項研究共有10名受試者，每人完成了12次掃描，總費用僅為1.2萬美元。多森巴赫說，這樣的研究成本“聞所未聞”，通常這個金額只能支付“一次帶餐飲的學術會議”費用。同樣參與撰寫該俱樂部首篇論文*的勞曼表示，這篇論文包含了10份詳細、獨特的功能連接組數據，并證實了“群體（平均數據）并非真實存在”，“沒有人的大腦是‘群體大腦’的模樣”。

這個俱樂部一直延續了下來。在一項極具影響力的研究中**，多森巴赫和另外兩名圣路易斯華盛頓大學的研究者，先接受了大腦掃描，隨后各自的優勢手臂被打上了全臂石膏。在石膏固定的兩周內，他們每天都接受一次掃描，石膏拆除后又進行了一次掃描。

*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.

圣路易斯華盛頓大學認知神經科學家、該研究受試者之一阿什利·尼爾森（Ashley Nielsen）表示，研究結果顯示，戴上石膏僅一天后，大腦網絡就開始“解耦”。當大腦向控制固定手臂的區域發送信號卻未收到反饋時，它便開始轉而向動作模式網絡發送脈沖。而當石膏拆除后，大腦很快就恢復了原來的神經映射模式。

?石膏實驗招募：作為午夜掃描俱樂部（Midnight Scan Club）的成員，尼科·多森巴赫（Nico Dosenbach）在手臂打上石膏期間，接受了為期兩周的每日掃描。圖源致謝：尼科·多森巴赫。

這類結果此前已在動物實驗中得到證實，但在人類身上卻難以復制。未參與這項研究的尼爾森表示：“這篇關于石膏實驗的論文，是過去10至15年間成像領域最重要的論文之一。”

午夜掃描俱樂部的研究，改變了艾米麗·雅各布斯（Emily Jacobs）的研究方向。

屬于她們自己的俱樂部

艾米麗·雅各布斯是加州大學圣巴巴拉分校的神經科學教授，她先是讀到了波德拉克的研究，隨后又了解到午夜掃描俱樂部的成果。多年來，她從數百名志愿者身上采集血液或唾液樣本，再將其與這些志愿者一到兩次的大腦fMRI掃描結果進行關聯分析。但雅各布斯表示，激素和大腦狀態甚至每小時都會發生變化，而她的團隊“始終無法觀察到這些激素的動態變化，以及它們如何驅動大腦產生改變”。反復掃描或許能為他們提供夢寐以求的答案。

雅各布斯和實驗室成員討論了波德拉克的研究，當時23歲的哲學博士研究生勞拉·普里切特（Laura Pritschet）提出，何不逐日追蹤年輕女性在整個月經周期中的大腦軌跡？普里切特指出，當時研究者們對于月經周期中fMRI結果的變化存在分歧，因為每個人的“研究方法都各不相同”。

如今擔任賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院精神病學博士后研究員的普里切特回憶道，當時很多人對重復自我掃描的想法持猶豫態度。大家都在嘀咕：這能行嗎？你確定要這么折騰自己？”

盡管如此，普里切特還是毅然前行，并主動提出作為唯一受試者參與研究。這項被稱為“28andMe”（注：此處為研究代號，巧妙化用了基因檢測公司23andMe的名字與28天生理期）的項目，在午夜掃描俱樂部2017年首篇論文發表后不久便啟動了。普里切特連續30天接受fMRI掃描、靜脈采血和問卷調查。研究結果首次揭示了雌二醇、孕酮及其他激素的起伏變化，如何引發大腦功能網絡的暫時性改變。

?28天后：勞拉·普里切特（Laura Pritschet，左，坐在掃描儀上）在艾米麗·雅各布斯（Emily Jacobs，未出鏡）的實驗室工作期間，主動參與了為期30天的功能性磁共振成像（fMRI）掃描及其他監測，以探究月經周期中波動的激素如何影響大腦網絡。圖源致謝：勞拉·普里切特。

一年后，研究團隊在普里切特服用低劑量口服合成雌二醇避孕藥期間對她進行了檢測*。結果表明，當雌激素水平較高時，與記憶和走神相關的大腦網絡活性更強；而當孕酮水平較高時，這些網絡的活性則會減弱。

之后，普里切特和雅各布斯與伊麗莎白·克拉斯蒂爾（Elizabeth Chrastil）合作，研究懷孕對大腦的影響——他們在克拉斯蒂爾懷孕前、懷孕期間、分娩后，以及產后20周、53周和122周分別對她進行了掃描。結果顯示，懷孕確實會對大腦產生實際影響，且這種影響至少在克拉斯蒂爾身上持續了長達兩年之久。

最近，卡琳娜·海勒（Carina Heller）以博士后研究員的身份訪問雅各布斯的實驗室（她同時在明尼蘇達大學巴特·拉森（Bart Larsen）的實驗室任職），帶來了她在德國完成的個人研究項目數據。她是四名在月經周期內接受“密集采樣”的女性之一。海勒當時正在服用口服避孕藥，而研究中的另一名女性患有子宮內膜異位癥。這項研究仍在進行中，但去年9月發表的部分結果顯示**，月經周期中大腦體積會發生變化，且受到激素的影響。

*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.

她們已經啟動了一項規模更大的項目，縱向更年期項目（Longitudinal Menopause Project），其中包含一個子研究，名為更年期掃描俱樂部（Menopause Scan Club）。這一次，除了雅各布斯親自參與自我掃描外，她們還在招募志愿者。哈佛大學教授蘭迪·巴克納（Randy Buckner）也在開展類似的招募工作。

外部參與者

蘭迪·巴克納（Randy Buckner）是哈佛大學心理學與神經科學教授，他深受波德拉克研究的影響。“當拉塞爾一次次對自己進行掃描時，他得以繪制出覆蓋整個大腦的圖譜，其力度和精度都是該領域前所未有的，”巴克納說，“我們實驗室立刻跟進了這項研究。”

但巴克納并不想掃描自己，他希望招募外部受試者。在他的第一項研究中，他對4名受試者進行了掃描，每人完成24次。“事實證明，一旦人們發現單次掃描很容易完成，那么再來20次或30次也不會有問題，”他說。

?蘭迪?巴克納（Randy Bruckner）及其團隊啟動了一項密集掃描項目，讓志愿者完成一項記憶任務。兩名受試者的早期數據顯示，個體每日的（大腦掃描結果）存在相似性，但受試者之間存在差異。致謝：蘭迪?巴克納。

勞倫·迪尼科拉（Lauren DiNicola）曾是巴克納實驗室的研究生，如今是弗吉尼亞大學心理學助理教授，她在自己的精準掃描研究中也計劃招募外部志愿者。在巴克納實驗室工作的經歷讓她發現，志愿者退出研究的情況極為罕見。

“一遍遍地重返實驗室，讓他們產生了一種我也是團隊一員的歸屬感，”她說，志愿者們甚至會好奇自己是不是在掃描時躺得越來越穩了，或者項目的進度推到了哪一步。無論是自我掃描還是對志愿者進行掃描，精準掃描在很多方面都可能對過去十幾年的全腦關聯研究起到補充作用。

“也許有些天真，但我依然滿懷樂觀地相信：這種研究范式，正變得越來越稀松平常。”迪尼科拉說。

時間線

2012年3月16日

個人組學分析揭示動態的分子和醫學表型

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(12)00166-3

2014年3月11日

MyConnectome項目的最后一次數據收集

https://www.myconnectome.org/

2015年8月5日

對高度采樣個體人腦的功能系統和區域組織進行分析

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(15)00600-5

2015年12月9日

對單個人類進行長期神經和生理表型分析

https://www.nature.com/articles/ncomms9885

2017年8月16日

精確繪制人腦功能圖譜

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(17)30613-X

2020年8月5日

人腦廢棄回路的可塑性和自發活動脈沖

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(20)30353-6

2020年10月15日

人類月經周期中大腦網絡的功能重組

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811920305772

2020年10月15日

孕酮在人類月經周期中影響內側顳葉的體積

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S105381192030611X

2024年9月16日

人類妊娠過程中觀察到的神經解剖學變化

https://www.nature.com/articles/s41593-024-01741-0

2025年9月26日

利用對多個個體進行密集采樣，研究激素環境如何影響月經周期中全腦的結構動態變化

https://www.nature.com/articles/s41593-025-02066-2

https://www.thetransmitter.org/brain-imaging/a-brief-history-of-precision-self-scanning/

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