暗微幽光
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華文學術圈開放及可重製自耕農。研究之內致力實踐,研究之外積極推廣。相信訊息暴量混亂的時代,人人要有自行"料理"資訊的能力。

教學習作:如何運用模擬研究解析小樣本研究的證據力

讀了Science Fictions有關科普暢銷書大量引用無法重現的小樣本研究,扭曲科學精神的批評,讓我想在新的研究方法教材中加入模擬資料。剛好遇到剛上市的中文暢銷書引用這種研究,就以這份論文當作分析範例。分析範例引申出許多問題,值得嗜好讀這類暢銷書的讀者。

習作目標

標題具有啟發性的小樣本研究充斥許多科學文獻,在多數科學人士體認可重製危機的現在(Baker 2016),學習根據論文的統計資訊,評估研究證據強度,能增益研究者識讀研究論文品質,進而增加設計嚴謹研究的能力。

本文使用英國格拉斯哥大學心理學系DeBruine教授開發的R套件faux(DeBruine 2021),示範如何根據 Panayotov (2019) 報告的減重效用統計資訊,以模擬重製實驗資料估計統計考驗力,評估這份論文的證據強度。

實驗參數

Panayotov (2019) 的原始論文是以cc授權的開放取用論文,不確定有事前預先註冊,未提供原始資料。論文作者測試BMI值屬於肥胖區間的14位成年人,分派到實驗組與控制組各7人。兩組參與者進行八週體重控制課程,飲食菜單與運動課表相同,實驗組的處置是被告知菜單是低卡飲食,控制組則告知確實資訊。論文作者假設實驗組經過八週課程,能減重約6公斤(“Theoretically this should cause a weight loss of about 6 kg in 8 weeks.”)。

Panayotov的測量指標有體重(kg)、體脂肪比例(%)、BMI(kg/m^2),在課程開始(baseline)與課程結束(final)兩個時間測量。減重效用的檢驗方式是以t檢定,確認兩組參與者在兩個時間的各項指標差異,顯著水準是0.05,論文未註明檢定方式是單尾(one tail)或雙尾(two tail)。統計資訊如下表。

實驗開始與結束測量的參與者體重指數分組平均值、標準差、t檢定p值。取自原始論文Table 2。

模擬資料測試

減重效用是實驗組課程前後在三種指標的差異,因此採用原始論文Table 2提供的統計資訊,運用faux統計製作模擬資料。

首先以體重資訊示範如何製造模擬資料。前後測資料來自同一位觀察對象,資料之間預設有相關性,一般設定相關性有0.5,代表前後時間的測量來自不完全彼此獨立,也不完全相關的狀況。

(模擬程式碼及報表請見原網誌)

總計考驗力約0.189。以上模擬結果說明,如果前後測量不完全彼此獨立,也不完全相關,找相同條件的人士進行課程,體重減少9公斤的成功機會大約是20%。

減重效用考驗力估計

不確定前後測量的獨立或關聯程度,我們擴展以上展示的方法,製造前後測量相關係數是0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9等九種1000次模擬結果,再總計各項測量指標的考驗力。

體重

體重測量的模擬資料分析結果顯示,前後測量相關性達到0.9時,相同條件的再現成功率只有66%。需注意前後測量的高相關性,代表兩個時間的測量不是獨立事件。

體脂肪比例

體脂肪比例測量的模擬資料分析結果顯示,前後測量相關性達到0.9時,相同條件的再現成功率可達到95%。需注意前後測量的高相關性,代表兩個時間的測量不是獨立事件。

BMI

BMI測量的模擬資料分析結果顯示,前後測量相關性達到0.9時,相同條件的再現成功率可達到95%。需注意前後測量的高相關性,代表兩個時間的測量不是獨立事件。

目標來源

2021/6/3 我從哇賽心理學臉書粉絲團,得知王思恒醫師發表在天下雜誌的 科學證實:用想的也能變瘦?,這篇文章出自王醫師在隔一天上市的新書一分鐘健瘦身教室(2)的第一章。我注意到其中的文字描述符合“驚奇卻不堪一擊的小研究”條件。截圖摘要文章內容如下:

不可思議的小樣本。
充滿挑賣相好的(cherry picking)手法,王醫師的文章還少了BMI。
這段描述在原始論文中完全找不到,圖解亦不符合內文。

可思考的議題

Ritchie (2020) 指出今日研究者受到各種偏離科學精神的現實誘因,製造科學研究報告的動機並非單純是擴展人類知識領域。這類動機經常導致偏頗的“研究策略”,最極端的是造假、抄襲等學術不端行為,更多研究者採用的策略是設計能得到新奇發現的小樣本研究,而且今日的同儕評審系統,以及研究經費補助單位都提供如 Panayotov (2019) 這種研究出線機會。

迎合大眾偏好而開發的主題研究,是另一種強大的偏頗誘因,正如 Singal (2021) 指出自我實現預言(self-fulfilling prophecy)主題的書藉在美國書市有逼近132億美元的產值,從事相關主題心理學與社會學研究者相對容易取得經費,也有更多媒體曝光機會。呼籲檢討研究品質的聲音,不容易在這些場域受到注意。

台灣暢銷書市也有類似現象,有機會寫作出版的作者會收集這類研究資訊,做為書藉賣點。然而相對於美國,台灣媒體界尚未出現穩定提供對抗意見的聲音,尚未能形成對話反省的氛圍。本文僅就一個案例,點出其中隱藏的問題。除了期望相關書藉的作者與協助宣傳的媒體,能謹慎選擇當作立論基礎的研究論文。也期望越來越多讀者有判斷能力,就像研究者會因應期刊與經費來源的偏好決定研究策略,暢銷書作者會探索讀者的偏好,寫作對應讀者素質的文章。

給讀者的判斷建議

儘管多數讀者沒有受過完整的專業訓練,看到討論心理因素的科普文章,只要注意以下特徵,就能判斷作者引用的研究論文,證據力夠不夠可信。

  1. 參與者人數不達百人。越強調心理誘發條件的研究,效應量通常被高估,至少要百人才有起碼的證據力。
  2. 研究報告的測量變項不只一種。研究程序可不斷重現的研究通常只關注少數幾種測量的變化,小樣本或初次嘗試的研究經常收集各種測量資料。
  3. 研究報告的原始論文能不能公開取用?有沒有公開資料?沒有公開資料給小樣本研究開了一道墮落的方便之門:不符合假設的測量資料可以隱藏起來。這就是挑賣相好的(cherry picking)的研究策略,相對地我們能合理懷疑這項研究的證據力。

參考文獻

Baker, Monya. 2016. “1,500 Scientists Lift the Lid on Reproducibility.” Nature News 533 (7604): 452. https://doi.org/gdgzjx.

DeBruine, Lisa. 2021. Faux: Simulation for Factorial Designs. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.2669586.

Panayotov, Valentin Stefanov. 2019. “Studying a Possible Placebo Effect of an Imaginary Low-Calorie Diet.” Frontiers in Psychiatry 10: 550. https://doi.org/10.3389/fpsyt.2019.00550.

Ritchie, Stuart. 2020. Science Fictions: How Fraud, Bias, Negligence, and Hype Undermine the Search for Truth. First edition. New York: Metropolitan Books ; Henry Holt and Company.

Singal, Jesse. 2021. The Quick Fix: Why Fad Psychology Can’t Cure Our Social Ills.

CC BY-NC-ND 2.0 版权声明

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