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          文章詳情

          淺談動物行為實驗研究中不可忽視的盲實驗法

          日期:2021-02-05 06:06
          瀏覽次數:99
          摘要: 摘要:被廣泛應用于臨床醫學、藥理學和心理學等學科中的盲實驗法,是一種為避免由于人為主觀性而對實驗觀測結果產生偏差的實驗設計方法。然而,該方法在動物行為研究領域一直不被重視。近年來有學者逐漸意識到這個問題,并通過文獻綜述和分析,發現大部分需要采用盲實驗法的研究均忽略了此設計方法,使得其研究結果的效應量明顯高于采用盲實驗法的研究,說明實驗中觀測者的主觀偏見對研究結果造成了影響。本文通過對盲實驗法的介紹,強調了其在動物行為研究中的重要性,并對其在該研究領域中的應用進行了闡述和建議。 ...

          摘要:被廣泛應用于臨床醫學、藥理學和心理學等學科中的盲實驗法,是一種為避免由于人為主觀性而對實驗觀測結果產生偏差的實驗設計方法。然而,該方法在動物行為研究領域一直不被重視。近年來有學者逐漸意識到這個問題,并通過文獻綜述和分析,發現大部分需要采用盲實驗法的研究均忽略了此設計方法,使得其研究結果的效應量明顯高于采用盲實驗法的研究,說明實驗中觀測者的主觀偏見對研究結果造成了影響。本文通過對盲實驗法的介紹,強調了其在動物行為研究中的重要性,并對其在該研究領域中的應用進行了闡述和建議。


          在科學實驗中,如何排除人為干擾和人為主觀性對實驗結果的影響是非常重要的,一旦實驗結果包含這些不利因素所引起的效應,其可靠性將大打折扣,甚至會得出完全相悖和錯誤的結論。因此,除了實驗組,對照組被普遍應用于科學研究中,以排除人為干擾或其他變量的影響(Johnson et al. 2002)。盲實驗法(blinded methods)是一種為了避免由于人為主觀性而對實驗觀測結果產生偏差的實驗設計方法(Holman et al. 2015)。該實驗法被普遍應用于臨床醫學、藥理學、心理學等學科,具有舉足輕重的地位,然而,在動物行為學研究領域,

          該方法卻被過度忽視(Tuyttens et al. 2014)。近年來有學者逐漸意識到這種現象,并通過對動物行為研究相關文獻的綜合分析,揭示了盲實驗法的缺失對動物行為研究所帶來的負面影響(van Wilgenburg et al. 2013,Kardish et al. 2015),這種缺失勢必影響動物行為研究文獻的可靠性,甚至會誤導讀者進而影響今后的研究。本文對盲實驗法進行了介紹,并對其在動物行為研究領域中的應用進行了闡述和建議,強調其在該領域研究中的重要性和必要性。


          1、盲實驗法的產生


          所謂“盲”,即在實驗中排除操作者和參與者有意識或下意識的個人主觀性和偏愛。盲實驗法z初的雛形在 19 世紀晚期由法國生理學家 Claude Bernard 提出,他建議所有的科學實驗都應該將構思設計實驗的人和執行實驗的人分開,前者是熟悉相關研究領域的學者,而后者則是沒有接受過任何訓練,對相關理論和假說不知情的人。而這與當時的啟蒙運動觀點大相徑庭,后者認為只有接受過良好教育、見多識廣的科學家,才能對科學研究作出客觀有效的觀測(Daston 2005)。


          2、盲實驗法的類型


          盲實驗法可以分為單盲法(single-blind trials)、雙盲法(double-blind trials)和三盲法

          (triple-blind trials)。


          單盲法指在實驗設計中,研究對象對于自己是否處于實驗中毫不知情,而實驗觀測者在實驗前便清楚不同研究對象所在的分組等各種實驗信息,即只有一方對信息是“盲”的(Tuyttens et al. 2014)。這種信息不對稱,有利于實驗觀測者實時掌握情況,和避免研究對象由于安慰劑效應(placebo effect)對結果造成的影響(Holmes 2008)。比如評價某新藥在zhi療某種ji病的療效時,需要建立控制組,對控制組中的病人僅給予無療效的藥劑作對照,但如果該組的病人知道自己服用了某種藥wu,其情緒、心理和神經行為上的變化會影響自身的身體健康狀況,形成安慰劑效應,使實驗結果有偏差。單盲實驗的前提是觀測者雖然掌握了實驗的所有信息,但不會像研究對象那樣對實驗結果造成影響。然而,實驗觀測者在一些情況下也會對實驗結果造成偏差,如上面的例子中,觀測者知道每個病人所處的分組,即清楚每個病人所服用的是新藥還是安慰劑,其對服用新藥組的心理預期,即預期服用藥wu的人會比控制組中的人康復快,可能會使其在評估藥效和記錄病人變化時形成下意識的偏倚。為了避免這種偏差,很必要使用雙盲法。


          雙盲法指實驗除了研究對象對實驗信息不知情,觀測者也不知道研究對象所在的分組(即

          實驗組還是控制組)(Rivers et al. 1907)。只有在實驗結束,數據記錄也完成以后,觀測者才知道結果,這有利于排除觀測者在實驗操作和記錄中無意識的主觀偏差和個人偏好所帶來的影響,是一種更加嚴格的實驗設計法。在雙盲法中,實驗構思和設計可能由觀測者來完成,

          但實驗信息往往需要交由第三方來進行處理,在實驗前不可告知觀測者,或者構思和設計實

          驗的人同時掌握實驗信息,但讓不知情的人成為觀測者來執行實驗和記錄數據。在動物行為 研究中,需要應用雙盲法的情況一般是通過人為主觀對某種變量進行量化的實驗方法。如對

          動物的某種行為進行觀察和主觀量化(楊曉軍1996)、對動物棲息地的某種特征進行主觀量化(徐霄等 2012)、對動物某種特征之間的相似性進行主觀量化(Stevens et al. 2009)。這些方面的研究如果沒有采用雙盲法,在實驗中很容易由于觀測人的主觀預期而使數據產生偏差,如動物巢址選擇方面的研究,對于巢隱蔽性的量化往往通過觀測者進行主觀估測,由于有經驗的觀測者受“隱蔽性高的巢被捕食的風險應該較小”這種心理預期的影響,在對完整巢和被捕食巢進行隱蔽性估測的時候,就可能下意識地高估完整巢或低估被捕食巢的隱蔽性。要避免這種主觀偏倚,可以通過對實驗目的不知情的第三方對變量特征進行估測,或者通過更加客觀的方法對變量特征進行量化。


          三盲法是對雙盲法的拓展,指實驗觀測者、研究對象和數據分析者三方均不清楚實驗的信 息,只有當分析結果出來后才知曉(Friedman etal. 2010)。這種方法理論上從各方面降低了參與實驗各方的主觀性帶來的偏差,但同時也降低了研究者對整個實驗全局的了解,其執行難度也較大,所以在科學研究中的應用也較少(Andrade et al. 2009)。


          3、忽視盲實驗法對動物行為研究的影響


          近年來有若干學者逐漸意識到在動物行為研究中,盲實驗法的缺失對某些相關領域的負面影響,并通過對動物行為研究中的重要文獻進行綜合分析對此提供證據。van Wilgenburg等(2013)對蟻類親緣識別行為的研究進行綜述和分析,發現觀測者在觀察和評估巢內或巢間螞蟻之間的侵害行為時,很容易受到其專業知識背景的影響,即相信巢內螞蟻之間的侵害行為低于巢間,結果未采用盲實驗法的研究所報道,巢內侵害行為明顯低于采用盲實驗法的研究。


          接著 Kardish 等(2015)對行為、生態和進化研究領域的 492 篇文獻進行綜述,發現

          其中 248 篇文獻的研究實驗屬于具有觀測者主觀影響風險的內容,但卻只有 13.3%的文獻使用了盲實驗法。Holman 等(2015)通過對生命科學研究領域4 511個期刊的870 962篇文獻進行綜述和綜合分析后,發現沒有采用盲實驗法的研究所報道的效應量(effect size)明顯高于采用盲實驗法的研究,效應量是衡量處理效應大小的指標,在不同研究之間可以進行比較,未采用盲實驗法的研究呈現較高的效應量,表明其研究結果相對于采用盲實驗法的研究具有較高的偏差。另外,未采用盲實驗法的研究結果所獲得的值顯著性也高于采用盲實驗法的研究。


          比利時根特大學 Tuyttens 等(2014利用研究來證明盲實驗法的缺失是如何影響觀測者的主觀評價的,首先他們向在校 157 名行為             Sus scrofadomesticus)互動行為意義的教育,告知學生家豬的互動行為可分為積極和消極兩種,積極互動行為包括玩耍、嗅探和碰鼻,消極互動行為包括撞頭、咬耳朵、咬尾巴或其他身體部位,而高度群居的成長環境有利于塑造家豬的積極互動行為。接著將學生分成兩組( b),讓他們觀看 5 min 家豬互動行為的視頻,并評估和記錄積極與消極互動行為的次數,組的每位學生觀看 段視頻,并提前告知其中第 段視頻為控制組,而第 段視頻為實驗組,實驗組中的家豬都是在高度群居的環境中養大的。而實際上 段視頻均屬于同一個視頻,但通過一些處理使學生認為是不同視頻,第 個視頻是第 個視頻的鏡像(即視頻中動物的移動方向相反),視頻亮度也進行了調整,并且視頻中顯示的記錄日期和時間等也各不相同。組的每位學生同樣觀看這 2段視頻,但視頻的順序顛倒,即被告知第 段視頻是實驗組,而第 段視頻是控制組。結果表明,家豬行為的觀測結果明顯受到學生主觀偏見的影響,組和 組學生所記錄的實驗組家豬積極互動頻次均顯著高于控制組,而消極互動頻次則低于控制組,但其實兩個視頻中的家豬行為并沒有差異。


          4、總結與建議


          綜上所述,未使用盲實驗法hui使一些動物行為研究結果產生偏差。然而,并不是所有的動物行為研究都需要使用盲實驗法。研究動物行為時,有些行為觀測需要研究者對其進行主觀定義和量化,當動物行為迅速而不容易觀察、動物行為和特征的定義模棱兩可且行為和特征難以量化的情況下,如未采用盲實驗法所面臨的偏差風險就很大,尤其當研究人員對某處理組具有很高的心理期待時。以上的文獻綜述和分析,便是針對這種類型的觀測數據,而其中所提到的盲實驗法,實際上是雙盲法,因為動物行為研究中,動物作為研究對象,并不能理解觀測者的研究意圖,所以動物行為研究中所稱的盲實驗法,是避免觀測者主觀偏見對研究結果造成影響的實驗設計法。當然,雖然作為研究對象的動物對實驗信息是盲的,但觀測者仍需對研究對象進行隨機分組,并盡量避免動物的背景因素(如年齡、大小、性別等)和環境因素(如溫度、海拔等)對研究結果的影響。


          對于盲實驗法在動物行為研究中的應用,建議:

          (1)研究者在構思和設計實驗時應充分考慮到其研究類型具有主觀觀測偏差的風險,是否需要和是否能夠使用盲實驗法;

          (2)研究者應盡量避免以人為主觀的角度對動物的行為和特征進行定義和量化,盡量使用儀器和相關技術來進行客觀地定量化;

          (3)在論文的研究方法中說明實驗是否使用盲實驗法,如未使用是基于什么緣由,這一點德國的學術期刊Behavioral Ecology and Sociobiology 在 2015 年 9 月已發文要求之后的投稿文章均需要注明是否使用盲實驗法(Traniello et al. 2015);

          (4) 除了研究人員,學術期刊的編輯和審稿人也應在審稿過程中對文章采用盲實驗的必要性和情 況進行監督,當然,由于不是所有的研究都需要或能夠使用盲實驗法,所以,是否采用盲實 驗法不應成為評價文章水平高低的門檻。有些動物行為特征有明顯區分且不受觀測者心理預 期的影響,所以不需要采用雙盲法。


          換句話說,只有受觀測者主觀性和心理預期影響的變量估測,才需要采用雙盲法,特別是對于沒有明顯區分界限甚至模棱兩可的行為特征。這是觀測者和審稿人需要特別留意的。從事動物行為研究的人員在國內越來越多,中國動物學會動物行為學專業委員會也于2015 年 10 月在北京正式成立,這些建議符合目前國際學術界和動物行為學研究的呼吁和需求,有利于促進研究人員在實驗設計中采用更加科學和嚴謹的思路和方法,也可降低學術文章中主觀性偏見對研究結果的影響,從而提高其可靠性和可比較性。


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