1.4 Tilraunahögun og siðfræði

Dregur aspirín úr hættu á hjartaáföllum? Er ein tegund áburðar áhrifaríkari við ræktun rósa en önnur? Er þreyta jafn hættuleg ökumanni og of hraður akstur? Spurningum sem þessum er svarað með slembuðum tilraunum. Í þessum hluta muntu læra um mikilvæga þætti tilraunahögunar. Rétt hönnun rannsókna tryggir að áreiðanleg og nákvæm gögn fáist.

Tilgangur tilraunar er að rannsaka samband tveggja breyta. Í tilraun er skýribreyta sem hefur áhrif á svarbreytu. Í slembuðri tilraun stjórnar rannsakandinn skýribreytunni og fylgist síðan með svarbreytunni. Hvert gildi skýribreytunnar sem notað er í tilraun kallast inngrip.

Þú vilt rannsaka áhrif E-vítamíns á að koma í veg fyrir sjúkdóma. Þú færð hóp þátttakenda og spyrð þá hvort þeir taki reglulega E-vítamín. Þú tekur eftir því að þátttakendur sem taka E-vítamín eru að meðaltali við betri heilsu en þeir sem gera það ekki. Sannar þetta að E-vítamín sé áhrifaríkt til að koma í veg fyrir sjúkdóma? Nei, það gerir það ekki. Það er margt annað sem skilur að hópana tvo en neysla E-vítamíns. Fólk sem tekur E-vítamín reglulega gerir oft ýmislegt annað til að bæta heilsu sína: hreyfir sig, borðar hollan mat, tekur önnur vítamín. Hver og einn þessara þátta gæti haft áhrif á heilsuna. Eins og lýst er sannar þessi rannsókn ekki að E-vítamín sé lykillinn að því að koma í veg fyrir sjúkdóma.

Aðrar breytur sem geta truflað rannsókn kallast duldar breytur. Til að sanna að skýribreytan valdi breytingu á svarbreytunni er nauðsynlegt að einangra skýribreytuna. Rannsakandinn verður að hanna tilraun sína þannig að aðeins einn munur sé á hópunum sem bornir eru saman: fyrirhuguð inngrip. Þessu er náð með slembiröðun tilraunaeininga í inngripshópa. Þegar þátttakendum er raðað af handahófi í inngrip dreifast allar hugsanlegar duldar breytur jafnt á hópana. Á þessum tímapunkti er eini munurinn á hópunum sá sem rannsakandinn ákveður. Mismunandi niðurstöður sem mældar eru í svarbreytunni hljóta því að vera bein afleiðing af mismunandi inngripum. Þannig getur tilraun sannað orsakasamhengi milli skýri- og svarbreytu.

Brenglun á sér stað þegar ekki er hægt að aðskilja áhrif margra þátta á svarbreytu, til dæmis ef nemandi giskar á sléttar spurningar á prófi og situr á uppáhaldsstaðnum sínum á prófdegi. Af hverju fær nemandinn háa einkunn á prófinu? Það gæti verið vegna aukins námstíma eða vegna þess að hann sat á uppáhaldsstaðnum sínum, eða hvort tveggja. Brenglun gerir það erfitt að draga gildar ályktanir um áhrif hvers þáttar á niðurstöðuna. Leiðin framhjá þessu er að prófa nokkrar niðurstöður með einni aðferð (inngripi). Þannig vitum við hvaða inngrip virkar raunverulega.

Sefjunaráhrif geta haft mikil áhrif á niðurstöðu tilraunar. Rannsóknir hafa sýnt að væntingar þátttakanda geta verið jafn mikilvægar og raunveruleg lyfjagjöf. Í einni rannsókn á frammistöðubætandi efnum tóku rannsakendur eftir eftirfarandi:

Niðurstöður sýndu að það að trúa því að maður hefði tekið efnið leiddi til [frammistöðu] sem var næstum jafn hröð og sú sem tengdist því að neyta efnisins sjálfs. Aftur á móti leiddi það ekki til neinnar marktækrar frammistöðuaukningar að taka efnið án þess að vita af því. 1

Þegar þátttaka í rannsókn kallar fram líkamleg viðbrögð hjá þátttakanda er erfitt að einangra áhrif skýribreytunnar. Til að vinna gegn sefjunaráhrifum setja rannsakendur einn inngripshóp til hliðar sem samanburðarhóp. Þessi hópur fær lyfleysu, inngrip sem getur ekki haft áhrif á svarbreytuna. Samanburðarhópurinn hjálpar rannsakendum að vega upp áhrif þess að vera í tilraun á móti áhrifum virku inngripanna. Auðvitað, ef þú tekur þátt í rannsókn og veist að þú ert að fá töflu sem inniheldur ekkert raunverulegt lyf, þá eru sefjunaráhrif ekki lengur þáttur. Blinding í slembuðri tilraun er hönnuð til að draga úr skekkju með því að fela upplýsingar. Þegar einstaklingur sem tekur þátt í rannsókn er blindaður veit hann ekki hver fær virka inngripið (eða inngripin) og hver fær lyfleysuna. Tvíblind tilraun er sú þar sem bæði þátttakendur og rannsakendur sem vinna með þátttakendum eru blindaðir.

Stundum er hvorki mögulegt né siðlegt fyrir rannsakendur að framkvæma tilraunir. Til dæmis væri ekki viðeigandi að vannæra tilraunahóp barna til að kanna hvort vannæring hafi áhrif á námsárangur í grunnskóla. Í slíkum tilvikum má nota athugunarrannsóknir eða kannanir. Í athugunarrannsókn stýrir rannsakandinn ekki skýribreytunni beint, heldur skráir og mælir fyrirbæri sem eiga sér stað á náttúrulegan hátt. Með því að flokka gögnin eftir samanburðar- og tilraunaaðstæðum má draga ályktanir um samband svarbreytu og skýribreytu. Í könnun eru mælingar rannsakandans svör þátttakenda við spurningalistum.

Siðfræði

Útbreidd misnotkun og rangfærsla á tölfræðilegum upplýsingum kemur oft óorði á fræðigreinina. Sumir segja að „tölur ljúgi ekki“, en fólkið sem notar tölur til að styðja fullyrðingar sínar gerir það oft.

Nýleg rannsókn á hinum þekkta félagssálfræðingi, Diederik Stapel, hefur leitt til þess að greinar hans hafa verið dregnar til baka úr nokkrum af helstu fræðitímaritum heims, þar á meðal Journal of Experimental Social Psychology, Social Psychology, Basic and Applied Social Psychology, British Journal of Social Psychology og tímaritinu Science. Diederik Stapel er fyrrverandi prófessor við Tilburg-háskóla í Hollandi. Á undanförnum tveimur árum hefur viðamikil rannsókn, sem náði til þriggja háskóla þar sem Stapel hefur starfað, komist að þeirri niðurstöðu að sálfræðingurinn sé sekur um stórfelld svik. Fölsuð gögn spilla yfir 55 greinum sem hann var höfundur að og 10 doktorsritgerðum sem hann leiðbeindi.

Stapel neitaði því ekki að blekkingar hans hefðu verið knúnar áfram af metnaði. En það var flóknara en það, sagði hann mér. Hann hélt því fram að hann elskaði félagssálfræði en hefði orðið pirraður á óreiðunni í tilraunagögnum, sem sjaldan leiddu til skýrra niðurstaðna. Ævilöng þráhyggja hans fyrir fágun og reglu, sagði hann, leiddi hann til þess að skálda niðurstöður sem tímaritum þóttu aðlaðandi. „Þetta var leit að fagurfræði, að fegurð – í stað sannleikans,“ sagði hann. Hann lýsti hegðun sinni sem fíkn sem dreif hann til að fremja sífellt djarfari svik. 2

Nefndin sem rannsakaði Stapel komst að þeirri niðurstöðu að hann væri sekur um ýmislegt, þar á meðal að

• búa til gagnasöfn sem staðfestu að mestu leyti fyrri væntingar,
• breyta gögnum í fyrirliggjandi gagnasöfnum,
• skipta um mælitæki án þess að greina frá breytingunni, og
• gefa rangar upplýsingar um fjölda þátttakenda í tilraunum.

Það er augljóslega aldrei ásættanlegt að falsa gögn á þann hátt sem þessi rannsakandi gerði. Stundum er þó ekki jafn auðvelt að koma auga á siðabrot.

Rannsakendur bera ábyrgð á því að sannreyna að réttum aðferðum sé fylgt. Í skýrslunni sem lýsir rannsókninni á svikum Stapels segir að „tölfræðilegir gallar hafi oft leitt í ljós skort á þekkingu á grunntölfræði.“ 3 Margir af meðhöfundum Stapels hefðu átt að koma auga á óreglu í gögnum hans. Því miður vissu þeir ekki mikið um tölfræðigreiningu og treystu því einfaldlega að hann væri að safna og greina frá gögnum á réttan hátt.

Erfitt er að koma auga á margar tegundir tölfræðilegra svika. Sumir rannsakendur hætta einfaldlega að safna gögnum þegar þeir hafa fengið rétt nóg til að sanna það sem þeir vonuðust til að sanna. Þeir vilja ekki taka þá áhættu að viðameiri rannsókn myndi flækja líf þeirra með því að skila gögnum sem stangast á við tilgátu þeirra.

Fagfélög, eins og Bandaríska tölfræðifélagið (American Statistical Association), skilgreina skýrt væntingar til rannsakenda. Það eru jafnvel lög í alríkislöggjöfinni um notkun rannsóknargagna.

Þegar tölfræðirannsókn byggir á þátttöku fólks, eins og í læknisfræðilegum rannsóknum, kveða bæði siðareglur og lög á um að rannsakendur skuli huga að öryggi þátttakenda. Heilbrigðis- og mannúðarráðuneyti Bandaríkjanna hefur umsjón með alríkisreglum um rannsóknir sem eiga að vernda þátttakendur. Þegar háskóli eða önnur rannsóknarstofnun stundar rannsóknir verður hún að tryggja öryggi allra þátttakenda. Af þessum sökum setja rannsóknarstofnanir á fót eftirlitsnefndir sem kallast siðanefndir rannsókna (Institutional Review Boards, IRB). Allar fyrirhugaðar rannsóknir verða að vera samþykktar fyrirfram af siðanefnd. Helstu verndarráðstafanir sem lög kveða á um eru eftirfarandi:

• Lágmarka verður áhættu fyrir þátttakendur og hún verður að vera sanngjörn með tilliti til áætlaðs ávinnings.
• Þátttakendur verða að veita upplýst samþykki. Þetta þýðir að útskýra verður áhættuna af þátttöku skýrt fyrir þátttakendum rannsóknarinnar. Þátttakendur verða að samþykkja skriflega og rannsakendum er skylt að varðveita skjöl um samþykki þeirra.
• Gögn sem safnað er frá einstaklingum verður að gæta vandlega til að vernda friðhelgi einkalífs þeirra.

Þessar hugmyndir kunna að virðast grundvallaratriði, en það getur verið mjög erfitt að sannreyna þær í framkvæmd. Er nægjanlegt að fjarlægja nafn þátttakanda úr gagnaskránni til að vernda friðhelgi einkalífsins? Kannski væri hægt að komast að því hver viðkomandi er út frá þeim gögnum sem eftir eru. Hvað gerist ef rannsóknin gengur ekki sem skyldi og áhætta skapast sem ekki var gert ráð fyrir? Hvenær er upplýst samþykki raunverulega nauðsynlegt? Gerum ráð fyrir að læknirinn þinn vilji blóðsýni til að athuga kólesterólmagnið þitt. Þegar sýnið hefur verið prófað býstu við að rannsóknarstofan fargi því blóði sem eftir er. Á þeim tímapunkti verður blóðið að líffræðilegum úrgangi. Hefur rannsakandi rétt á að taka það til notkunar í rannsókn?

Mikilvægt er að nemendur í tölfræði gefi sér tíma til að íhuga þær siðferðilegu spurningar sem vakna í tölfræðirannsóknum. Hversu algeng eru svik í tölfræðirannsóknum? Svarið gæti komið þér á óvart og valdið vonbrigðum. Til er vefsíða sem skráir afturkallanir á rannsóknargreinum sem sannað hefur verið að byggi á fölsunum. Stutt yfirlit sýnir að misnotkun á tölfræði er stærra vandamál en flestir gera sér grein fyrir.

Árvekni gegn svikum krefst þekkingar. Að læra grunnatriði tölfræðinnar mun gera þér kleift að greina tölfræðirannsóknir á gagnrýninn hátt.