测量误差、缺失与偏倚
前面各节默认数据是“干净”的。实际数据中,系统性误差往往比随机误差更危险,因为增加样本量不会消除它。
数据库研究偏倚
文献整理型的相互作用数据库(如 BioGRID; Stark 等, 2006, Nucleic Acids Research)记录的是“被研究过的”相互作用。研究得越多的蛋白,记录的相互作用越多,度就越高。Edwards 等(2011, Nature)指出蛋白质研究长期集中在少数早已熟知的家族;Haynes 等(2018, Scientific Reports)报告基因注释偏向已被大量研究的基因;Stoeger 等(2018, PLOS Biology)分析了一些可能重要的基因长期被忽视的原因。由此产生两个后果:
- 度与“疾病相关性”混杂:疾病基因研究多,度也高。“疾病基因在网络中是枢纽”的结论可能部分来自研究热度。
- 度偏倚与功能预测:Gillis 与 Pavlidis(2011, PLoS ONE)发现,“关联推定”(guilt by association)的功能预测性能中有相当部分可由基因的多功能性(注释数量)和节点度解释;Gillis 与 Pavlidis(2012, PLoS Computational Biology)进一步显示,网络中与功能预测相关的信息集中在少数边上。评估网络方法时应加入“只按度排序”这一基线。
系统性的二元相互作用筛选受研究偏倚影响较小。Rolland 等(2014, Cell)和 Luck 等(2020, Nature,HuRI)报告了蛋白质组规模的人类二元相互作用图谱,其中相互作用在蛋白质组中的分布比文献整理数据更均匀。比较两类数据库的结果,是检验研究偏倚的直接办法。
不完整的相互作用组
即使不考虑偏倚,现有人类相互作用组也远不完整。Venkatesan 等(2009, Nature Methods)提出了评估二元相互作用图谱完整性、精确度和灵敏度的实证框架。Menche 等(2015, Science)讨论了在不完整网络中识别疾病模块的条件:疾病基因之间的连接必须达到一定覆盖率,模块才可能被检测到。实际后果是:
- 网络中“两个节点不相连”不等于“二者不相互作用”;
- 基于最短路径的指标(如网络邻近度)对缺失边敏感,应在不同数据库版本或随机删边后检验结论;
- 零模型应在同一个不完整网络上构建,并保持度分布,以抵消度偏倚的一部分影响。
不完整观测对度分布、传递性和枢纽识别的定量影响见 采样网络与不完整观测。
测量伪迹:以头动为例
在静息态 fMRI 中,即使毫米级的头动也会系统性地增强近距离脑区的相关、削弱远距离相关(Power 等, 2012, NeuroImage;Van Dijk 等, 2012, NeuroImage;Satterthwaite 等, 2012, NeuroImage)。若患者组头动更大,就可能“制造”出组间连接差异,而且这种差异具有距离依赖的空间模式,看起来像生物学结果。Ciric 等(2017, NeuroImage)与 Parkes 等(2018, NeuroImage)比较了多种去混杂策略,发现没有一种方法在所有评价指标上都最好,选择取决于研究目标。常规做法包括:头动参数回归、按帧位移剔除坏帧、组间匹配头动、把头动作为协变量,并检查结果与头动的相关。
全局信号回归是否应当进行仍有争论(Murphy & Fox, 2017, NeuroImage),稳妥的做法是两种都分析并报告。弥散成像的纤维追踪同样存在系统性的假阳性(Maier-Hein 等, 2017, Nature Communications);共表达网络中,批次效应和细胞组成会制造大量虚假共表达(Parsana 等, 2019, Genome Biology)。
缺失数据与条目问题
量表数据中的缺失若与症状严重度有关(非随机缺失),直接删除病例会改变网络结构;成对删除计算相关可能使相关矩阵失去正定性,导致偏相关估计失败。条目内容高度重叠时,它们之间会出现很强的边,并抬高双方的中心性,应在估计前检查。