Естественный эксперимент

Естественный эксперимент — это исследование, которое использует естественное или внешне обусловленное изменение воздействия (например, изменение политики, географическую границу или другое событие, не зависящее от исследователя), которое делит людей на группы так, как если бы они были распределены случайным образом. Это позволяет исследователям приблизить логику контролируемого эксперимента для вопросов, где преднамеренное назначение воздействия было бы неэтичным, непрактичным или невозможным.

Definition

Естественный эксперимент — это исследование, в котором воздействие определяется естественным или внешне обусловленным процессом, не контролируемым исследователем, и которое анализируется так, как если бы воздействие было назначено, для оценки влияния этого воздействия на исход.

Scope

Статья охватывает идею использования экзогенной вариации, условия, при которых такая вариация может действовать как рандомизация, аналитические подходы, используемые для оценки эффектов, а также допущения и угрозы валидности, которые отличают естественный эксперимент от истинного рандомизированного исследования. Она рассматривает естественный эксперимент как методологическую тему в рамках эпидемиологических дизайнов исследований, а не как клиническое руководство.

Key concepts

• Экзогенная (внешняя) вариация воздействия
• Квазислучайное назначение
• Контрфактическое сравнение
• Правдоподобие допущения «как будто случайного»
• Смешение от неслучайного воздействия
• Вмешательства на уровне населения и оценка политики

Mechanisms

Естественный эксперимент опирается на источник вариации воздействия, который возникает вне исследования — новый закон, административная граница, изменение цены, нарушение поставок — и который, что крайне важно, не связан с исходом, кроме как через само воздействие. Когда это условие «как будто случайного» соблюдается, сравнение затронутых и незатронутых групп приближает контрфактическое сравнение, которое обеспечило бы рандомизированное исследование, поэтому эффект воздействия может быть оценен, несмотря на отсутствие преднамеренного назначения. Центральная методологическая задача состоит в том, чтобы аргументировать и проверять, действительно ли вариация независима от вмешивающихся факторов; поскольку назначение не находится под контролем исследователя, остаточное смешение является основной угрозой, и достоверность любого естественного эксперимента зависит от того, насколько убедительно может быть защищено допущение «как будто случайного». Такие исследования являются наблюдательными по исполнению, но экспериментальными по логике, занимая промежуточное положение между наблюдательными дизайнами и истинными экспериментами.

Clinical relevance

Естественные эксперименты являются ключевым источником доказательств о влиянии на здоровье политик и вмешательств на уровне населения, которые не могут быть рандомизированы, и их интерпретация является частью оценки доказательств в общественном здравоохранении. Эта статья описывает, как такие доказательства генерируются и оцениваются; это справочник по дизайну, а не основа для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Естественные эксперименты наиболее ценны для оценки вмешательств на уровне населения и политики — налогообложение, регулирование, изменение окружающей среды, внедрение программ — где рандомизация невозможна, но существует достоверная экзогенная вариация. Их сила заключается в актуальности для реальных условий и способности изучать вопросы, на которые иначе невозможно ответить; их слабость заключается в том, что допущение «как будто случайного» может не выполняться, поэтому достоверность их оценок, как правило, ниже, чем у сопоставимого рандомизированного исследования.

Evidence & guidelines

Методологические рекомендации, включая руководство Медицинского исследовательского совета по использованию естественных экспериментов для оценки вмешательств в области общественного здравоохранения, определяют, когда такой подход уместен и как усилить причинно-следственную связь. В иерархиях доказательств естественные эксперименты рассматриваются как квазиэкспериментальные: более сильные, чем обычные наблюдательные сравнения, когда назначение действительно экзогенно, но, как правило, ниже рандомизированных исследований, потому что назначение не находится под контролем исследователя.

History

Идея намного старше своего формального названия: исследование Джоном Сноу вспышки холеры в Лондоне в 1854 году, которое сравнивало смертность среди домохозяйств, снабжаемых водопроводными компаниями, забиравшими воду из загрязненных и более чистых источников, часто приводится как ранний естественный эксперимент, потому что водоснабжение разделяло домохозяйства таким образом, который Сноу не контролировал. Подход позже был формализован в эпидемиологии и социальных науках, и такие руководства, как рамки Медицинского исследовательского совета, определили, как естественные эксперименты могут быть использованы для оценки вмешательств в области общественного здравоохранения.

Debates

Как можно обосновать допущение «как будто случайного»?

Естественный эксперимент настолько достоверен, насколько достоверно утверждение о том, что воздействие было назначено независимо от других причин исхода; поскольку это не может быть гарантировано, как в рандомизированном исследовании, защита допущения с помощью дизайна и подтверждающих доказательств является центральной и оспариваемой задачей.

Key figures

• John Snow
• Peter Craig

Seminal works

• snow-1855
• craig-2012

Frequently asked questions

Чем естественный эксперимент отличается от рандомизированного контролируемого исследования?

В рандомизированном исследовании исследователь назначает воздействие случайно; в естественном эксперименте воздействие определяется внешним событием или процессом, который исследователь не контролирует. Естественный эксперимент лишь приближает рандомизацию, и его валидность зависит от того, было ли это внешнее назначение действительно независимым от других причин исхода.

Почему исследование холеры Джона Сноу описывается как естественный эксперимент?

Домохозяйства в части Лондона получали воду от разных компаний, забиравших воду из более или менее загрязненных источников, что разделяло их по воздействию таким образом, который Сноу не организовывал. Сравнение смертности от холеры в этих «как будто назначенных» группах позволило ему оценить влияние источника воды, что соответствует логике естественного эксперимента.