Eksperyment naturalny – badanie, w którym jednostki (lub grupy jednostek) są narażone na warunki eksperymentalne i kontrolne, które są określone przez naturę lub przez inne czynniki poza kontrolą badaczy. Mechanizm regulujący ekspozycję można porównać do losowego przydziału. Eksperymenty naturalne są badaniami obserwacyjnymi, ponieważ nie są eksperymentami losowymi w ścisłym sensie (nie są badaniami interwencyjnymi). Eksperymenty naturalne są najbardziej użyteczne wtedy, gdy występuje wyraźnie określona ekspozycja lub interwencja oddziałująca na jasno zdefiniowaną grupę badanych, podczas gdy porównywalna grupa pozostaje nią nieobjęta. Taka konfiguracja umożliwia wiarygodne przypisanie zaobserwowanych różnic w wynikach właśnie tej ekspozycji lub interwencji. Kluczowa różnica między eksperymentem naturalnym a klasycznym badaniem obserwacyjnym polega więc na tym, że eksperyment naturalny wykorzystuje warunki sprzyjające wnioskowaniu przyczynowemu, podczas gdy badania czysto obserwacyjne takich warunków nie zapewniają.

Eksperymenty naturalne są wykorzystywane w badaniach wtedy, gdy przeprowadzenie klasycznych, kontrolowanych eksperymentów jest bardzo trudne albo nieetyczne. Dotyczy to m.in. niektórych obszarów epidemiologii (przykładem są badania nad wpływem różnych poziomów narażenia na promieniowanie jonizujące u osób mieszkających w pobliżu Hiroszimy w czasie wybuchu bomby atomowej) i ekonomii (np. szacowanie ekonomicznych korzyści wynikających z poziomu wykształcenia dorosłych Amerykanów).

Historia prawo|mały|220x220px|Mapa Johna Snowa przedstawiająca skupiska przypadków cholery w Soho podczas epidemii w Londynie w 1854 roku Jednym z najbardziej znanych wczesnych eksperymentów naturalnych była epidemia cholery, która wybuchła w Londynie w 1854 roku. Pierwsze przypadki pojawiły się 31 sierpnia 1854 roku w dzielnicy Soho. W ciągu następnych trzech dni w pobliżu Broad Street zmarło 127 osób, a do końca epidemii liczba ofiar wzrosła do 616 osób. Lekarz John Snow, analizując rozmieszczenie zachorowań i zgonów na mapie miasta, zauważył wyraźne skupisko przypadków wokół jednej publicznej pompy wodnej przy Broad Street. Na tej podstawie zidentyfikował ją jako główne źródło zakażenia.

Snow wykazał silny związek między korzystaniem z wody z tej pompy a zachorowaniami oraz zgonami na cholerę. Zauważył również, że dzielnice zaopatrywane w wodę przez Southwark and Vauxhall Waterworks Company, która pobierała wodę z Tamizy poniżej miejsc zrzutu nieoczyszczonych ścieków, charakteryzowały się wysokim wskaźnikiem zakażeń. Natomiast obszary obsługiwane przez Lambeth Waterworks Company, czerpiącą wodę z górnego biegu rzeki, powyżej punktów zrzutu ścieków, odnotowywały znacznie mniej zachorowań.

Chaotyczny i nierównomierny rozwój systemu zaopatrzenia w wodę w XIX-wiecznym Londynie sprawił, że różne grupy mieszkańców były narażone na odmienne warunki sanitarne w sposób niezależny od decyzji badaczy. Snow określił tę sytuację mianem „eksperymentu na największą skalę”. Ponieważ narażenie na zanieczyszczoną wodę nie było celowo kontrolowane przez naukowców, przypadek ten uznaje się dziś za klasyczny przykład eksperymentu naturalnego.

Inne przykłady Wielkość rodziny Celem badania Angrista i Evansa (1998) było oszacowanie wpływu wielkości rodziny na sytuację matki na rynku pracy. Z co najmniej dwóch powodów same korelacje między liczbą dzieci a różnymi wynikami (np. dochodami) nie pozwalają wnioskować o przyczynowym wpływie wielkości rodziny na wyniki na rynku pracy. Po pierwsze, zarówno wyniki na rynku pracy, jak i liczba dzieci mogą być determinowane przez nieobserwowalne „trzecie” czynniki (np. preferencje osobiste). Po drugie, same wyniki na rynku pracy mogą wpływać na decyzje prokreacyjne (tzw. odwrotna przyczynowość). Przykładowo, kobieta może odłożyć decyzję o urodzeniu dziecka, jeśli otrzyma podwyżkę w pracy.

Autorzy zauważyli, że rodziny z dwójką dzieci tej samej płci (dwóch chłopców lub dwóch dziewczynek) znacznie częściej decydują się na trzecie dziecko niż rodziny z dwójką dzieci różnej płci (chłopiec i dziewczynka). Płeć pierwszych dwojga dzieci stanowi zatem swego rodzaju eksperyment naturalny: tak jakby badacz losowo „przypisał” niektórym rodzinom dwoje dzieci, a innym troje. Dzięki temu autorzy mogli w wiarygodny sposób oszacować przyczynowy wpływ posiadania trzeciego dziecka na wyniki na rynku pracy.

Angrist i Evans wykazali, że urodzenie dzieci miało silniejszy wpływ na sytuację zawodową kobiet ubogich i słabiej wykształconych niż kobiet z wyższym wykształceniem, przy czym negatywny wpływ posiadania trzeciego dziecka na dochody zazwyczaj zanikał, gdy dziecko osiągało 13. rok życia. Stwierdzili również, że posiadanie trzeciego dziecka miało niewielki wpływ na dochody mężów.

Teleturnieje W ekonomii telewizyjne teleturnieje są często analizowane jako forma eksperymentu naturalnego. Choć mogą sprawiać wrażenie sztucznie stworzonych sytuacji, uznaje się je za eksperymenty naturalne, ponieważ ich przebieg nie jest kształtowany ani kontrolowany przez badaczy. Teleturnieje były wykorzystywane do badania różnych aspektów zachowań ekonomicznych, takich jak podejmowanie decyzji w warunkach ryzyka oraz zachowania kooperacyjne.

Zakaz palenia W Helenie (stan Montana) w okresie od czerwca 2002 r. do grudnia 2002 r. obowiązywał zakaz palenia we wszystkich miejscach publicznych, w tym w barach i restauracjach. Helena jest miastem geograficznie odizolowanym i obsługiwanym tylko przez jeden szpital. Badacze zaobserwowali, że w czasie obowiązywania zakazu palenia liczba zawałów serca spadła o 40%. Przeciwnikom ustawy udało się doprowadzić do zawieszenia jej egzekwowania po sześciu miesiącach, po czym częstość zawałów serca ponownie wzrosła.

Badanie to stanowi przykład badania eksperymentalnego naprzemiennego (eksperyment typu case-crossover), w którym ekspozycja zostaje na pewien czas usunięta, a następnie ponownie wprowadzona. Autorzy badania zwrócili również uwagę na jego własne ograniczenia, wskazując, że brak możliwości pełnej kontroli zmiennych w eksperymentach naturalnych może utrudniać badaczom formułowanie jednoznacznych wniosków.

Pobór do wojny w Wietnamie Jednym z kluczowych pytań w badaniach ekonomicznych jest to, co determinuje poziom zarobków. Angrist (1990) analizował wpływ służby wojskowej na dochody osiągane w ciągu całego życia zawodowego. Wykorzystując metody statystyczne opracowane w ekonometrii, Angrist oparł swoje badanie na quasi-losowym charakterze loterii poborowej podczas wojny w Wietnamie, traktując ją jako zmienną instrumentalną związaną z kwalifikowaniem się (lub nie) do służby wojskowej.

Ponieważ na decyzję lub możliwość odbycia służby wojskowej może wpływać wiele czynników, loteria poborowa tworzyła ramy eksperymentu naturalnego, w którym osoby wcielone do wojska można porównywać z osobami niewcielonymi, gdyż obie grupy nie powinny istotnie różnić się przed rozpoczęciem służby. Angrist stwierdził, że dochody weteranów były średnio o około 15% niższe niż dochody osób, które nie odbyły służby wojskowej.

Przypisy

Kategoria:Epidemiologia Kategoria:Eksperymenty naukowe