神经影像技术(neuroimaging techniques)是对神经系统的结构和功能进行成像的各种医学影像技术。常用的神经影像技术包括脑电图(electroencephalogram,EEG)、功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)、正电子发射断层扫描(positron emission computed tomography,PET)等。自1895年第一次射线图的出现,神经影像技术开始兴起。1924年,第一台脑电图的发明推动了神经影像技术的发展。神经影像技术作为神经技术的一个重要分支,在神经科学研究与临床诊断中得到了广泛应用,使得科学家能够直观地观察大脑活动、绘制神经网络图,探索各种神经系统疾病的内在机制,为研究行为、认知和精神疾病的神经相关性开辟了新的研究路径,并提高了将神经解剖结构和功能与临床表现联系起来的能力,通过鉴别诊断、数据解读和治疗计划等方式辅助临床诊疗。随着大数据、人工智能等的发展,神经影像技术也在不断创新,其应用前景非常广泛。但同时也引发一系列伦理挑战,不仅涉及人类尊严与安全,还关乎神经影像技术的进一步发展,因此应对神经影像研究与应用进行伦理探析,为其提供一定的伦理导向。
1 神经影像伦理研究概述
本文基于Citespace科学文献计量工具,对Web of Science引文数据库中检索到的神经影像伦理相关文献进行可视化分析,采用的软件版本为Citespace6.3.1(64bit),以“Brain Imaging ethics”“Brain Imaging moral”“neuroimaging ethics”“neuroimaging moral”等为关键词,时间范围为2004年1月—2023年12月,检索Web of Science引文数据库,共904篇文献,排除“书籍章节”“书评”“会议摘要”等,文献检索最终结果为319篇。
1.1 核心作者分析
通过神经影像伦理领域的作者合作可视化图(如
图1所示),并根据普赖斯定律,计算得出该领域核心作者最低发文量为4篇,基于此整理出神经影像伦理领域核心作者(如
表1所示),核心作者共发表论文数为74篇,占总发文量的23.1%,可知该领域核心作者群已形成。其中发文量最高的作者Judy Illes是不列颠哥伦比亚大学神经病学教授,也是神经伦理学领域的先驱,致力于应对脑科学和生物医学伦理交叉领域的伦理挑战,为神经伦理学作出了开创性的贡献。在神经影像伦理方面,她更为关注“偶然发现”,认为处理神经影像中的“偶然发现”要以保护研究参与者的隐私与福利、确保科学的完整性为目标,应处理好偶然发现随访带来的道德责任挑战,同时不会使医学研究负担加重。其次,西安大略大学认知神经科学与影像学的Adrian M. Owen教授,具有开创性意义的一项研究是利用神经影像技术检测植物人的意识,不仅改变了医学界对植物人状态的理解,还为植物人患者的诊断和治疗提供了新的可能性,并展开了伦理方面的讨论。
1.2 神经影像伦理的关键词共现图谱
根据关键词共现频率的高低,神经影像伦理的关键词共现图谱(见
图2)中的前十名已按照出现频率进行排序,如
表2所示。从神经科学的角度分析,关键词“brain(脑)”“activation(激活)”“neuroscience(神经科学)”“cortex/prefrontal cortex(皮质/前额叶皮质)”体现了基于神经影像技术对大脑生物学机制与行为之间联系的探索,如前额叶皮质作为人脑认知、道德判断相关的功能区域,可通过神经影像技术研究大脑激活与特定认知任务之间的相关性,以此增进人们对大脑健康和疾病的理解,以及对伦理的神经科学基础展开探讨。从神经技术发展与应用角度分析,“fMRI(功能性磁共振成像)”是目前应用最广泛的神经影像技术之一,它利用血流动力学中血氧水平依赖(blood oxygen-level dependent,BOLD)对比度增强原理对神经活动时的相关脑区进行研究,具有非侵入性的优点,为深入研究各种社会行为(如经济行为与道德行为)相关联的脑功能提供了重要途径,推动了诸如神经经济学和神经伦理学等交叉领域的发展,因此功能性磁共振成像技术相关的伦理问题成为探讨的热门话题。在应用神经影像技术的过程中可能会有难以预料的“incidental finding(偶然发现)”,而“偶然发现”的处理涉及诸多伦理问题,因此神经影像的研究中“偶然发现”的管理成为重要的伦理议题之一。从疾病类型角度分析,“vegetative state(植物人状态)”“minimally conscious state(最低意识状态)”属于“disorders(意识障碍)”中意识水平较低的状态,植物人状态的概念随着科学研究的不断进步逐步细化,通过神经影像技术可以探测到部分植物人存在一定的意识,也意味着他们具有恢复意识的可能,神经影像技术有助于评估其“decision making(决策)”能力,为医生提供更准确的诊断和治疗依据,因此意识障碍患者成为神经影像伦理研究重点关注的疾病人群。本文在此基础上,将所检索的文献从神经影像对道德基础研究的影响,神经影像技术的医学应用及非医学应用引发的伦理问题展开论述。
2 神经影像技术对道德基础研究的影响
神经伦理包含神经科学的伦理研究与伦理学的神经基础研究。伦理学的神经基础研究是通过神经科学的视角,探索人类道德行为、道德判断和伦理决策背后的脑机制和神经生物学基础。而作为“可视化”脑功能和结构的神经影像技术的发展与应用促进了伦理学的神经基础研究。
2.1 神经影像技术对道德行为的解释
作为神经伦理分支的神经影像伦理,除主要探讨神经影像技术在研究和临床应用中的伦理问题外,也为“认识你自己”和道德基础理论的研究提供了新的工具和视角。通过神经影像技术观察大脑在思维、记忆包括作出道德判断时的大脑活动模式,使得人类更加清楚认知自身所思所想,更深入地理解人类道德判断和行为背后的神经生物学基础。例如,道德基础理论(moral foundations theory,MFT)认为,人类的思维包含模块,这些模块在功能上专门用于对社会世界的独特维度进行道德化,包括权威、忠诚、纯洁、伤害、公平和自由。神经影像技术可以观察到大脑神经模块化的部分证据,并发现神经活动可以区分违反道德和违反社会规范的情况
[1]。
2.2 神经影像技术对自由意志的解释
神经影像技术的进步为探索心灵与身体之间的关系提供了新的视角,同时也触及了关于人类本质和伦理的深刻议题。20世纪80年代,Libet的实验表明,无意识的神经元过程实际上导致了明显的“意志”行为,引发了关于自由意志是否存在的广泛的争论
[2]。身心问题和自我的还原论概念提出了问题:统一性和自主性的传统观念在受到神经科学的质疑时还能维持下去?自我只是大脑产生的幻觉?如果自由意志不存在,那么如何确定责任归属?对此,Thomas Fuchs
[3]认为,神经科学揭示了精神状态与大脑状态之间的紧密联系,挑战了我们对个人行为责任的传统理解。虽然大脑的物理过程可能影响我们的行为,但我们仍需在法律和道德方面考虑个人的选择和意图,这要求发展新的伦理和法律理论。因此,神经影像技术的发展不仅加深了对身心关系的理解,促使人们在哲学层面上重新审视人类的自由、责任和自我认识,对于指导未来的科学研究和社会实践具有重要意义。
3 神经影像医学应用中的一般伦理议题
神经影像技术在医学应用与发展过程中,与其他的神经科学技术一样,可能会引发伦理问题,主要存在以下方面的伦理关注。
3.1 安全挑战
神经影像技术在临床实践中的应用给医学发展与患者诊疗带来了新的希望,但同时也存在多方面的安全风险。
3.1.1 生理风险
神经影像技术可能会给患者/研究参与者带来一定的伤害。如使用功能性神经影像技术进行长时间的影像采集伴随无法避免的机器噪声,研究过程中研究参与者不能带有任何金属性质的物品,高磁场威胁身体植入器械的研究参与者的安全等风险。这些关于安全性的讨论在婴幼儿、儿童等人群的神经影像研究中尤为突出,成为伦理热点议题。如一些儿童在进行神经影像采集过程中需要使用镇静剂,存在与梯度快速切换有关的心律失常和呼吸骤停、癫痫发作和死亡的风险
[4]。
3.1.2 心理风险
由于神经影像技术使用的环境,神经影像的应用可能会给患者/研究参与者带来心理负担。如在临床研究中使用核磁共振技术,研究参与者需要长时间躺在幽闭的空间内,可能会产生幽闭恐惧症等心理负担。基于神经影像进行精神疾病的风险预测、早期痴呆诊断等研究,可能由于疾病的解释、假阳性与污名化等情况使患者/研究参与者产生一定的心理压力,甚至造成自杀等严重后果。如Brian Draper等
[5]认为神经影像技术应用于痴呆症的诊断可能会导致患有轻度认知变化和早期痴呆症的人,在抑郁症并发症的情况下,有自杀行为的风险。另外,神经影像的应用可能会给患者/研究参与者带来心理伤害。Eric Racine等
[6]认为,最重要的风险和负担可能与神经影像研究中使用的范例(例如恐惧、欺骗、疼痛、创伤记忆)相关,特别是当试验涉及创伤记忆的唤起时,研究参与者可能会经历心理创伤的复发,这可能会加剧他们的创伤后应激症状。
3.2 脑隐私挑战
脑隐私也称之为“思想隐私(thought privacy)”“认知隐私(cognitive privacy)”“精神隐私(mental privacy)”,是个人对自身脑信息的控制,体现了个体的自我决定能力。隐私是生命伦理的重要议题之一,作为隐私特殊内容的脑隐私体现在人脑能够揭示个体无意识状态下的内心思想、人格特征、价值观与道德能动性等与个人自主性密切相关的重要隐私信息。然而,在临床实践中,神经影像技术的滥用,可能会严重侵犯个人脑隐私,导致个人在不知情的情况下,其内在的思想和情感被他人窥探,从而对个人的尊严、自主权甚至是人身安全造成严重影响。例如,神经影像技术可促进慢性疼痛的诊断与评估,但由于不经患者同意就利用个人神经影像数据来评估医疗保险风险
[7],会引发医疗隐私泄露的问题,甚至会导致社会不公正问题的加剧。故而在神经影像技术研究广泛应用的背景下,应加强脑隐私保护措施,以防个体脑隐私信息被滥用。
3.3 知情同意挑战
获取知情同意作为患者/研究参与者自主性的体现,在神经影像的临床实践中也是关键的伦理考量。
3.3.1 临床研究的知情同意挑战
在临床研究中,获取儿童研究参与者的知情同意是一个复杂且富有挑战性的议题。在众多涉及儿童研究参与者的神经影像学研究中,通常由法定代理人基于对研究的充分理解来作出代理决策。然而,Michael Hadskis等
[8]指出,监护人可能对神经影像学研究存在认知不足,这可能导致所谓的“治疗误解”现象,即监护人错误地将参与研究视为一种治疗手段或认为它能直接带来健康益处。这种误解不仅影响了知情同意的真实性和有效性,也给研究伦理审查过程带来了挑战。研究伦理委员会须确保代理决策者对研究的潜在益处与风险有深入了解,并警惕“治疗误解”的发生。在这一过程中,如何平衡保护儿童研究参与者的权益与推动科学研究的前进,成为一个亟待解决的问题。
3.3.2 临床诊疗中的知情同意挑战
获取患者知情同意是开展临床诊疗的重要步骤。而对于像严重脑损伤等认知功能有限的患者来说,如何获取其知情同意就具有复杂性。对于意识障碍患者,神经影像技术的应用揭示了他们可能保留一定的沟通和决策能力。这一发现使得那些处于临终状态的意识障碍患者在临终决策等关键问题上,患者的意愿得到了更多的重视,但也可能引发了如何平衡家属意愿与患者权益的伦理问题。Charles Weijer等
[9]认为对于任何道德决定,必须考虑患者的最佳利益,这有助于指导神经影像技术的合理应用。Andrew Petersen等
[10]提出的共同决策方法,强调了患者和代理人共同参与的重要性,但同时也需要注意防止代理人决策滥用。
4 神经影像技术医学应用中特殊伦理议题
除上述神经影像技术引发的一般伦理议题外,神经影像技术医学应用中还因神经影像技术应用特点引发一些特殊伦理问题。
4.1 基于神经影像的意识障碍判断的伦理挑战
随着神经影像技术的不断发展,研究人员发现部分植物人存在隐蔽意识,改变了临床对意识障碍的理解,为意识障碍患者的诊断与预后提供了新的视角,有助于增强意识障碍患者诊断与预后的准确性
[11]。2018年美国更新了意识障碍实践指南,其中建议当意识障碍患者的临床检查产生“不确定的结果”时,可以使用研究性神经影像和脑电图方法进行意识障碍判断,进一步推动了神经影像对意识障碍患者意识判断的研究与应用。
4.1.1 临床研究中的意识水平评估
神经影像结果的有效性、准确性需要伦理考量。由于意识障碍研究参与者的觉醒水平可能较低,可能导致他们无法听到或正确理解任务指令,因此,神经影像学研究可能出现假阴性结果。基于这一认识,Steven Laureys等
[12]认为,单次的神经影像检查阴性结果不应被用来断定意识障碍研究参与者认知功能受损或缺乏意识。Jocelyn Downie等
[4]认为,特别对于儿童意识障碍研究参与者,精确的意识状态评估至关重要。这些评估应当以标准化的方式进行,并在最大限度地观察反应能力的条件下完成,且应在一段时间内重复进行,以获得更准确的结果。在神经影像的研究中,应清楚研究结果的含义和局限性,包括准确性和有效性的局限性,如何解释或不解释数据,并注意不要做出超出数据的推论。如在神经影像对隐蔽意识研究参与者进行负责任的临床研究中,Judy Illes等
[13]认为有必要明确神经影像技术应用的优先事项。最突出的优先事项是利用神经影像技术与意识障碍研究参与者交流时,在解释意识障碍研究参与者的决定或表达其意愿的偏好时减少误解的风险,以确保研究参与者的意愿得到尊重和正确的解读。同时,研究者和临床医生都需要传达功能磁共振成像的局限性等信息,如功能性神经成像是通过血氧水平的变化间接反映大脑的活动,因此神经影像结果的解释存在局限性,须制定指南来限制功能性磁共振技术在儿科疾病诊断和预后中研究的使用。
4.1.2 临床诊疗中的患者预后评估
对于意识障碍患者的家属而言,他们通常主要关心患者的治疗预后情况,其作为代理决策者承受着复杂的情绪压力。有研究
[14]表明,神经影像研究的介入为家属带来了患者可能存在隐蔽意识的新希望,但同时使家属可能产生不切实际的期望、对治疗可能性的误解、对高昂医疗费用的担忧,以及对于患者未来治疗和护理决策具有一定的影响,也加剧了家属的脆弱性。对此,改进披露神经影像结果的方式是关键的解决途径,Andrew Petersen等
[15]提出可以通过建立信任和标准化披露程序来减少对家属及患者后续治疗带来的影响。
4.2 神经影像临床研究中的偶然发现
在医学研究中,偶然发现也称“意外发现”(incidental findings,IFs),是指在研究参与者中观察到与研究的目的或变量无关的具有潜在临床意义的发现。随着神经影像研究数量的增加,MRI、CT和PET-CT等成像设备产生的扫描数量迅速增长,脑研究中IFs的患病率在13%~84%之间
[16],使得神经影像偶然发现结果的披露逐渐成为关注的焦点。
4.2.1 偶然发现结果的告知
根据生命伦理学中的尊重原则,研究参与者有权获得关乎他们自身健康的重大信息。由于人脑的特殊性,Eric Racine
[17]等认为偶然发现的结果事关研究参与者的生命安全,未披露或未管理的“偶然发现”导致的生命或生活质量损失的成本大于偶然误报(假阳性)的心理和经济成本,因此应该将偶然发现的结果告知于研究参与者。研究人员应该与研究参与者对偶然发现的结果进行良好的沟通及后续随访,使得具有重大临床意义的偶然发现得到良好地处理。研究参与者同样具有不被告知偶然发现结果的权利。但Judy Illes等
[18]提出在医学实践中,可能部分研究参与者因担心偶然发现的结果影响到自己的正常生活而选择不被告知,她提倡在研究设计阶段就考虑到偶然发现的管理策略,包括制定明确的偶然发现披露政策以及依据指南处理包含假阳性在内的偶然发现。尽管大多数研究参与者被告知偶然发现后生活质量没有变化,但也对小部分研究参与者产生了负面影响,因此需要仔细考虑偶然发现的披露策略,以减少不必要的伤害。这种负面影响主要体现为偶然发现结果的披露可能会给神经影像研究的研究参与者带来一定的风险,包括心理压力增加和生活质量下降等。如过度的焦虑、不必要的治疗等。也有研究
[19]表明,神经影像研究的偶然发现对研究参与者的影响可能超出最初预期的范围,并对研究参与者的社会环境产生重大的影响。
4.2.2 偶然发现告知的道德责任归属
学者们对研究参与者偶然发现进一步的“临床诊断”以及后续临床治疗应承担怎样的道德责任,存在不同的观点:第一,基于公正原则,研究人员有责任确保研究参与者在研究过程中得到公平对待,并且他们的健康信息得到妥善处理。Eric Racine等
[17]认为如果偶然发现发生,研究参与者应该能够获得全面的诊断服务。第二,偶然发现可能不确定或未知临床意义,披露偶然发现是否给患者/研究参与者带来益处也是无法确定的。故有学者提出应设计合适的行动方案以检测和管理研究环境中的偶然发现,了解研究参与者的经历以及这些短期和长期影响
[20]。第三,因研究经费通常不包括承担最初临床检查的费用,研究人员承担责任可能会影响未来对神经影像研究的资金支持。目前对此达成的共识认为当披露神经影像的偶然发现符合研究参与者的最佳利益时,研究者应该向研究参与者披露需要告知的偶然的神经影像学发现。
4.3 神经影像技术引发的信任危机
对神经影像技术的解读具有复杂性,如果对结果的解读出现错误或被夸大,可能会导致公众对这项技术的误解和不信任,从而引发信任危机,这主要发生在精神疾病领域。由于生物性因素的考量,许多研究人员认为精神病可以通过神经影像学研究来诊断。然而,这种研究方法可能会排除那些无法通过生物标志物诊断的患者。那些神经影像显示“正常”的精神病患者可能会被排除在诊断之外,从而忽视他们所经历的痛苦。因神经影像技术自身的局限性,使其存在一定的错误率,但神经影像研究对于精神疾病的突破与发展,研究人员往往会忽视这种局限性
[21]。无条件信任神经影像学结果可能导致误诊,因此在进行神经影像学研究时,我们不仅应该关注如何对精神疾病进行分类和诊断,以及这种研究对精神疾病患者群体过去和未来可能产生的影响,还应该意识到精神疾病的整个研究领域背后的假设和动机,对神经影像技术保持开放批判的态度,以避免神经影像技术引发的信任危机。
5 神经影像非医学应用的伦理课题
随着神经影像技术在商业和教育等非医学领域的广泛应用,其带来的伦理问题日益凸显,成为神经影像伦理研究中不可忽视的课题。
5.1 神经影像vs.神经营销
神经营销是应用神经科学(研究与消费偏好和购买意图相关的神经活动)来理解消费者对产品和服务的偏好,主要通过神经影像技术如功能性磁共振成像,脑电图等方法研究消费者的神经反应来更好地理解消费者的行为、个性和决策过程,以评估他们对特定产品、广告或品牌的情绪反应和偏好。由于神经营销技术可能会探测和利用消费者的无意识思维和情感,这可能会侵犯消费者的自由意志和自由选择权
[22]。因此,基于神经影像的神经营销应在符合伦理的前提下进行,尊重消费者的思想自由和个人选择,同时探索如何影响消费者采取对社会和自己都有利的行为。
5.2 神经影像vs.神经教育
越来越多的研究人员应用神经影像技术如功能磁共振成像、脑电图等来探测大脑,以改善教育成果。但学生及家长对神经影像技术在教育中的应用态度不一,这是因为神经影像技术本身的局限性和结果的错误解释可能导致不准确的教育决策,影响学生发展。如功能性神经影像可能会被不恰当地用于对学生进行分类,从而否定教育前景
[23]。且如果未经学生及家长同意使用大脑扫描结果指导学习路径侵犯学生自主权与隐私。另外,神经影像“分数”可能被用于筛选学生进入教育项目,导致不公平现象的发生。因此,应用神经影像技术于教育时,必须谨慎并考虑伦理问题,保护学生隐私、公平性和自主权,同时提升对技术准确性和解释的理解,防止误导。
6 神经影像伦理的前沿动向
在智能化时代背景下,神经影像技术也会面临新兴的伦理问题,成为当下神经影像伦理的前沿议题,亟须深入探讨和审慎应对。
6.1 人工智能应用于神经影像的伦理风险
人工智能在神经影像领域的应用范围越来越大,作为一个交叉性应用,同样面临着伦理挑战。
6.1.1 数据安全与隐私保护
神经影像数据包含了大量关于个人大脑结构和功能的信息,这些数据被认为是高度个人化和敏感的。因此,确保这些数据的安全,防止未经授权的访问和数据泄露,是至关重要的
[24]。然而,人工智能系统可能会成为攻击的目标,造成数据的泄露与篡改。
6.1.2 算法歧视与不透明性
人工智能模型的数据集存在着偏见可能,例如由于某些人群在数据集中代表性不足,那么人工智能系统可能会发展出对这些群体的偏见,并在评估过程中作出不公平的决策。人工智能算法模型,尤其是深度学习模型,往往被认为是“黑箱”系统,因为它们的决策过程不透明
[25]。在人工智能应用于神经影像分析中,缺乏可解释性可能会导致对大脑功能的错误解释,从而影响临床决策和患者护理。
6.2 神经影像数据库的伦理建设
神经影像数据库的伦理建设对于推动神经科学研究与发展具有重要意义,因其涉及人类脑影像数据的收集、存储、分析和共享,伴随着许多伦理问题。
6.2.1 神经影像数据库的数据安全
神经影像数据库的数据安全问题结合数据伦理展开了探讨。神经影像数据库应确保数据的安全,明确规定数据访问权限,采取适当的技术措施来防止数据泄露和未经授权的访问。神经影像数据库的伦理标准中应该规定数据的使用目的,确保数据仅用于科学研究和其他合法目的,防止数据被滥用
[26]。此外,神经影像数据库应制定风险管理计划,以应对可能的数据安全事件,如数据泄漏、系统故障等。
6.2.2 神经影像数据库的隐私保护
数据隐私保护是神经影像数据库建设的核心问题之一。De Sitter等
[27]提出,对于开放的神经影像数据,可以通过去标识化处理,并通过获取个人知情同意来实现开放脑影像的同时保护个体脑隐私的目的。患者/研究参与者应充分了解数据将被如何使用和保护,并同意数据的共享,签署知情同意书。神经影像数据库的伦理建设应通过制定严格的伦理标准,最大限度地降低这些伦理风险。
7 结语
神经影像伦理随着神经影像技术的研究与发展也在不断地发展,通过对神经影像技术研究与应用带来的伦理挑战的探讨,有助于神经影像技术研究人员、临床医生等伦理意识的提升,在推动神经影像技术发展的同时,更好地保护研究参与者或患者的权益。但通过文献分析可知,神经影像伦理研究仍存在以下不足:第一,神经影像伦理领域核心作者较少,且多数学者不具备神经伦理学专业背景,学者多聚焦于神经影像的研究与应用实践中出现的某一或某些伦理问题的探讨,限制了研究的深度和广度。第二,本文所探讨的神经影像技术应用中的主要伦理问题是与其他神经技术一样普遍面临的伦理挑战,但随着大数据、人工智能技术的发展及其与神经影像技术的融合,神经影像技术的研究与发展也必然涌现出新的伦理挑战,因此,需加强对这些新伦理挑战的研究。第三,现有文献多集中于对特定伦理问题的应对策略,而在神经影像技术伦理治理方面的讨论相对较少,特别是针对神经影像应用伦理规范和研究伦理审查指南的探讨。因此,应当紧跟科技发展的步伐,坚持“伦理先行”,关注新颖神经影像技术的研究与应用的崭新领域,积极推动跨学科合作,将神经科学、计算机科学、生物信息学、伦理学等多个学科的知识和技能融合在一起,促进不同领域专家之间的交流与碰撞,同时共同完善神经影像技术研究与应用的伦理规范,增强其在疾病的早期诊断、治疗以及认知功能评估的作用,进一步促进神经影像技术的创新与发展。
北京市社会科学基金规划项目“神经伦理学视域中的神经安全问题研究”(23ZXC011)