การทดลองแบบธรรมชาติ

การทดลองแบบธรรมชาติเป็นการศึกษาที่ใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนของการสัมผัสที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือถูกกำหนดจากภายนอก เช่น การเปลี่ยนแปลงนโยบาย ขอบเขตทางภูมิศาสตร์ หรือเหตุการณ์อื่น ๆ ที่อยู่นอกเหนือการควบคุมของผู้วิจัย ซึ่งแบ่งผู้คนออกเป็นกลุ่มต่าง ๆ เสมือนว่าได้รับการสุ่มมอบหมาย การทดลองนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถจำลองตรรกะของการทดลองแบบควบคุมสำหรับคำถามที่การกำหนดการสัมผัสโดยเจตนาจะเป็นเรื่องที่ผิดจรรยาบรรณ ไม่สามารถทำได้จริง หรือเป็นไปไม่ได้

Definition

การทดลองแบบธรรมชาติคือการศึกษาที่การสัมผัสถูกกำหนดโดยกระบวนการที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติหรือถูกกำหนดจากภายนอกซึ่งผู้วิจัยไม่ได้ควบคุม และถูกวิเคราะห์เสมือนว่าการสัมผัสได้รับการมอบหมาย เพื่อประเมินผลกระทบของการสัมผัสนั้นต่อผลลัพธ์

Scope

บทความนี้ครอบคลุมแนวคิดของการใช้ประโยชน์จากความแปรปรวนภายนอก (exogenous variation) เงื่อนไขที่ความแปรปรวนดังกล่าวสามารถทำหน้าที่คล้ายกับการสุ่มมอบหมาย แนวทางการวิเคราะห์ที่ใช้ในการประมาณผลกระทบ และข้อสมมติฐานและภัยคุกคามต่อความถูกต้องที่ทำให้การทดลองแบบธรรมชาติแตกต่างจากการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมที่แท้จริง บทความนี้ถือว่าการทดลองแบบธรรมชาติเป็นหัวข้อทางระเบียบวิธีวิจัยภายในการออกแบบการศึกษาทางระบาดวิทยา ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Key concepts

• ความแปรปรวนภายนอก (exogenous variation) ในการสัมผัส
• การมอบหมายแบบกึ่งสุ่ม (quasi-random assignment)
• การเปรียบเทียบสถานการณ์สมมติ (counterfactual comparison)
• ความน่าเชื่อถือของข้อสมมติฐานเสมือนสุ่ม
• ตัวแปรแทรกซ้อนจากการสัมผัสที่ไม่สุ่ม
• การแทรกแซงระดับประชากรและการประเมินนโยบาย

Mechanisms

การทดลองแบบธรรมชาติอาศัยแหล่งที่มาของความแปรปรวนในการสัมผัสที่เกิดขึ้นภายนอกการศึกษา เช่น กฎหมายใหม่ ขอบเขตการบริหาร การเปลี่ยนแปลงราคา การหยุดชะงักของอุปทาน และที่สำคัญคือ ไม่เกี่ยวข้องกับผลลัพธ์ยกเว้นผ่านการสัมผัสเอง เมื่อเงื่อนไขเสมือนสุ่มนี้เป็นจริง การเปรียบเทียบกลุ่มที่ได้รับผลกระทบและไม่ได้รับผลกระทบจะประมาณความแตกต่างของสถานการณ์สมมติที่การทดลองแบบสุ่มจะให้ ดังนั้นจึงสามารถประมาณผลกระทบของการสัมผัสได้แม้จะไม่มีการมอบหมายโดยเจตนา ภารกิจหลักทางระเบียบวิธีวิจัยคือการโต้แย้งและตรวจสอบว่าความแปรปรวนนั้นเป็นอิสระจากตัวแปรแทรกซ้อนจริงหรือไม่ เนื่องจากการมอบหมายไม่ได้อยู่ภายใต้การควบคุมของผู้วิจัย ตัวแปรแทรกซ้อนที่หลงเหลืออยู่จึงเป็นภัยคุกคามหลัก และความน่าเชื่อถือของการทดลองแบบธรรมชาติใด ๆ ขึ้นอยู่กับว่าข้อสมมติฐานเสมือนสุ่มสามารถปกป้องได้อย่างน่าเชื่อถือเพียงใด การศึกษาดังกล่าวเป็นการสังเกตการณ์ในการดำเนินการ แต่เป็นการทดลองในเชิงตรรกะ ซึ่งอยู่ระหว่างการออกแบบการสังเกตการณ์และการทดลองที่แท้จริง

Clinical relevance

การทดลองแบบธรรมชาติเป็นแหล่งข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับผลกระทบต่อสุขภาพของนโยบายและการแทรกแซงระดับประชากรที่ไม่สามารถสุ่มได้ และการตีความข้อมูลเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของการประเมินหลักฐานในสาธารณสุข บทความนี้อธิบายถึงวิธีการสร้างและตัดสินหลักฐานดังกล่าว เป็นข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับการออกแบบและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

การทดลองแบบธรรมชาติมีคุณค่ามากที่สุดสำหรับการประเมินการแทรกแซงระดับประชากรและนโยบาย เช่น การเก็บภาษี กฎระเบียบ การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม การดำเนินโครงการ ซึ่งการสุ่มเป็นไปไม่ได้ แต่มีความแปรปรวนภายนอกที่น่าเชื่อถืออยู่ จุดแข็งของมันคือความเกี่ยวข้องกับสภาพความเป็นจริงและความสามารถในการศึกษาคำถามที่ไม่สามารถตอบได้ด้วยวิธีอื่น จุดอ่อนของมันคือข้อสมมติฐานเสมือนสุ่มอาจล้มเหลว ดังนั้นความแน่นอนของการประมาณค่าจึงมักจะต่ำกว่าการทดลองแบบสุ่มที่เทียบเคียงกันได้

Evidence & guidelines

แนวทางระเบียบวิธีวิจัย รวมถึงแนวทางของ Medical Research Council เกี่ยวกับการใช้การทดลองแบบธรรมชาติเพื่อประเมินการแทรกแซงด้านสุขภาพของประชากร ได้กำหนดว่าแนวทางนี้เหมาะสมเมื่อใดและจะเสริมสร้างการอนุมานเชิงสาเหตุได้อย่างไร ในลำดับชั้นของหลักฐาน การทดลองแบบธรรมชาติถือเป็นการทดลองกึ่งทดลอง (quasi-experimental): แข็งแกร่งกว่าการเปรียบเทียบเชิงสังเกตการณ์ทั่วไปเมื่อการมอบหมายเป็นอิสระจากปัจจัยภายนอกอย่างแท้จริง แต่โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าการทดลองแบบสุ่มเนื่องจากการมอบหมายไม่ได้อยู่ภายใต้การควบคุมของผู้วิจัย

History

แนวคิดนี้มีมาก่อนชื่ออย่างเป็นทางการมานาน: การสืบสวนการระบาดของอหิวาตกโรคในลอนดอนปี 1854 ของ John Snow ซึ่งเปรียบเทียบอัตราการเสียชีวิตในครัวเรือนที่ได้รับน้ำจากบริษัทน้ำที่ดึงน้ำจากแหล่งที่ปนเปื้อนและแหล่งที่สะอาดกว่า มักถูกอ้างถึงว่าเป็นการทดลองแบบธรรมชาติในยุคแรก ๆ เนื่องจากแหล่งน้ำแบ่งครัวเรือนในลักษณะที่ Snow ไม่ได้ควบคุม แนวทางนี้ได้รับการจัดระเบียบอย่างเป็นทางการในภายหลังในสาขาระบาดวิทยาและสังคมศาสตร์ และแนวทางปฏิบัติเช่นกรอบงานของ Medical Research Council ได้กำหนดวิธีการใช้การทดลองแบบธรรมชาติเพื่อประเมินการแทรกแซงด้านสุขภาพของประชากร

Debates

จะสามารถให้เหตุผลสำหรับข้อสมมติฐานเสมือนสุ่มได้อย่างไร?

การทดลองแบบธรรมชาติจะน่าเชื่อถือก็ต่อเมื่อมีการอ้างว่าการสัมผัสได้รับการมอบหมายโดยอิสระจากสาเหตุอื่น ๆ ของผลลัพธ์ เนื่องจากไม่สามารถรับประกันได้เช่นเดียวกับการทดลองแบบสุ่ม การปกป้องข้อสมมติฐานด้วยการออกแบบและหลักฐานสนับสนุนจึงเป็นภารกิจหลักและเป็นที่ถกเถียง

Key figures

• John Snow
• Peter Craig

Seminal works

• snow-1855
• craig-2012

Frequently asked questions

การทดลองแบบธรรมชาติแตกต่างจากการทดลองแบบสุ่มที่มีกลุ่มควบคุมอย่างไร?

ในการทดลองแบบสุ่ม ผู้วิจัยจะกำหนดการสัมผัสโดยบังเอิญ; ในการทดลองแบบธรรมชาติ การสัมผัสถูกกำหนดโดยเหตุการณ์ภายนอกหรือกระบวนการที่ผู้วิจัยไม่ได้ควบคุม การทดลองแบบธรรมชาติเป็นเพียงการประมาณการสุ่ม และความถูกต้องของมันขึ้นอยู่กับว่าการมอบหมายภายนอกนั้นเป็นอิสระจากสาเหตุอื่น ๆ ของผลลัพธ์อย่างแท้จริงหรือไม่

เหตุใดการศึกษาอหิวาตกโรคของ John Snow จึงถูกอธิบายว่าเป็นการทดลองแบบธรรมชาติ?

ครัวเรือนในบางส่วนของลอนดอนได้รับน้ำจากบริษัทต่าง ๆ ที่ดึงน้ำจากแหล่งที่ปนเปื้อนมากหรือน้อย ซึ่งแบ่งพวกเขาตามการสัมผัสในลักษณะที่ Snow ไม่ได้จัดเตรียมไว้ การเปรียบเทียบอัตราการเสียชีวิตจากอหิวาตกโรคในกลุ่มที่ได้รับการมอบหมายเสมือนสุ่มเหล่านี้ทำให้เขาสามารถประมาณผลกระทบของแหล่งน้ำ ซึ่งเป็นตรรกะของการทดลองแบบธรรมชาติ