Искусственное смешение

В эксперименте, направленном на выделение независимой переменной, причиной систематического смешения может быть неизбежное введение второй переменной, которая также может влиять на поведение. В этом случае употребляется термин сопутствующее смешение. Различаются два вида сопутствующего смешения: первое — искусственное смешение, возникающее в результате действий, направленных на создание одного из условий независимой переменной. Оно рассматривается в настоящем разделе. Второе — естественное смешение, которое возникает как в жизни, так и в эксперименте. Этот тип сопутствующего смешения будет рассматриваться в следующем разделе.

Два психофизиологических эксперимента

Память после рассечения свода. Широкая область исследований связана с мозговыми механизмами поведения. В нашем мире, полном опасностей, человек иногда получает травму мозга, что приводит к временному или постоянному нарушению поведения. Примером может служить амнезия, или потеря памяти. Единственная реальная возможность использовать такие клинические случаи для изучения функций различных частей мозга — это исследовать мозг человека после его смерти. Но при этом нельзя, конечно, рассчитывать на планомерное и тщательное изучение. Вдобавок не всегда можно точно установить, какая именно часть мозга повреждена.

Вследствие этого на животных проводятся контролируемые эксперименты. В зависимости от поставленной задачи подопытными служат различные виды животных. Исследование сложных аспектов памяти, которые связаны с поведением человека, желательно проводить на мартышках или даже высших приматах.

Обычно методика заключается в возможно более аккуратном удалении определенной части мозга и последующем сравнении поведения оперированных и неоперированных животных. По окончании опыта оперированных животных необходимо умертвить с тем, чтобы точно установить место экспериментального повреждения.

Нет нужды говорить, что такого рода эксперименты не проводятся кое-как, без подготовки. Они тщательно планируются с тем, чтобы получить ощутимые результаты. Кроме того, подопытные животные должны получать минимальную болевую травму.

Давид Гаффан (1974, с. 1100) провел эксперимент «по определению роли гиппокампа в двух различных актах памяти: образовании ассоциаций и узнавании». Далее в этой книге мы увидим, как ему удалось разделить ассоциацию и узнавание. Здесь же мы рассмотрим, как он выяснил, с чем действительно связаны наблюдаемые им явления: с поврежденным гиппокампом или интактным. В качестве подопытных животных он использовал макак-резусов.

В идеальном эксперименте одна и та же обезьяна в одно и то же время должна быть исследована с оперированным гиппокампом и с нетронутым, интактным. Поскольку такое невозможно, то были взяты две группы по три обезьяны в каждой: в одной группе — животные с поврежденным гиппокампом, в другой — с интактным. Предположим, что обе группы абсолютно равноценны. Тогда условия чистого эксперимента требуют, чтобы у животных первой группы был поврежден только гиппокамп и никакая другая часть мозга и чтобы животные второй группы вообще не подвергались операции. Но повредить только гиппокамп невозможно. Гаффан постарался разрушить гиппокамп без повреждения окружающих тканей, насколько это было возможно. Он выбрал специальную часть гиппокампа — узкий пучок нервных волокон, именуемую сводом. «Рассечение свода гиппокампа было выбрано потому, что оно в наименьшей степени повреждает экстрагиппокампальную область» (с. 1100). Иными словами, перерезка свода является наилучшим способом нанести локальное повреждение гиппокампа, избегая повреждения других структур.

И все-таки невозможно рассечение свода без оперативного вмешательства, которое требует использования анестезии и влечет за собой значительное повреждение кожи, мышц и костей черепа. «В черепе было проделано пятимиллиметровое отверстие для трепанации. Затем оно было расширено долотом. Полушарие с этой стороны было осторожно отведено, чтобы обнажить мозолистое тело (волокна, связывающие два полушария). В нем после удаления жидкости (высасывания через трубку) была открыта щель, через которую с помощью изогнутой иглы был извлечен и затем разрезан свод» (Гаффан, 1974, с. 1102).

Вот что было проделано с «экспериментальными» животными: перерезан свод и нанесено много других повреждений. После того как они поправились, с ними провели эксперименты на проверку памяти, сравнивая с обезьянами второй группы, с сохранным сводом. Однако не думайте, что обезьян второй группы вообще не трогали до проверки их памяти. Эту группу животных Гаффан оперировал точно так же, как и первую, за исключением того, что свод остался не тронутым. Поэтому обезьяны второй группы называются оперированными контрольными животными, тогда как обезьяны с рассеченным сводом — экспериментальными животными.

Пищевое поведение, вызванное диазепамом. Еще один способ изучения мозговых механизмов поведения — применение лекарственных веществ. В клинической практике диазепам и другие сходные вещества (из класса бензодиазелинов) часто используются как умеренные транквилизаторы. Наблюдение над пациентами и над подопытными животными позволило сделать вывод, что диазепам, помимо успокаивающего действия, вызывает повышенный аппетит. Чтобы понять функции мозга, нужно выяснить природу его биохимических процессов и их влияния на поведение.

Двое исследователей, Рой Вайз и Вивьен Досан, провели эксперимент со стимулированием аппетита диазепамом (1974). Для изучения этого элементарного вида поведения (по сравнению, например, с памятью, изучаемой Гаффаном) они могли использовать в качестве испытуемых лабораторных крыс. Мы и на этот раз отложим обсуждение полученных ими результатов, снова сосредоточив свое внимание на примененном ими способе контроля.

В отличие от Гаффана, Вайз и Досан использовали схему с двумя экспериментальными условиями. Они намеревались сравнить поведение подопытного животного с определенным количеством диазепама, введенного в мозг, с поведением животного, не подвергавшегося инъекции. Чистый эксперимент предполагает, что они вводят только диазепам в мозг крысы. Однако этого сделать было нельзя: диазепам должен вводиться путем инъекции в стенку брюшной полости (внутриперитоническая инъекция). Через 15 минут диазепам уже всасывается (но еще не начинает выводиться из организма) и животное готово к проверке.

Другим условием была инъекция нейтрального вещества в брюшину. Обычно это вещество (называемое плацебо) состоит из физиологического солевого раствора, той же концентрации, что и жидкость, входящая в состав организма. Поэтому раствор не вызывает никаких химических реакций. В эксперименте инъекция плацебо была названа контрольным условием, а инъекция диазепама получила название лекарственного или экспериментального условия. Именно в этом смысле термин плацебо разъясняется в Американском толковом словаре (1973, с. 1001): это «нейтральное вещество, используемое в экспериментах для контроля».

Контроль искусственного смешения

Предположим, что Гаффан использовал в качестве контрольной группы неоперированных обезьян. В этом случае невозможно было бы установить, насколько зависят и зависят ли вообще обнаруженные различия от повреждения свода, а не других тканей (т. е. фактически от воздействия самой операции). И такое сравнение мы можем изобразить в виде следующей диаграммы:

Это сравнение условий совершенно несостоятельно с точки зрения внутренней валидности, так как две группы обезьян различаются не только состоянием свода, но и состоянием окружающей свод области. Корректным будет только такое сравнение, когда условия на диаграмме расположены на одной линии, здесь — горизонтали, поскольку она означает один и тот же уровень побочной переменной. Это достигается путем сравнения группы с рассеченным сводом с контрольной группой, т. е. с группой, прошедшей операцию и отличающейся только состоянием свода. В этом случае диаграмма оказывается следующей:

Теперь сравнение делается по горизонтали и, таким образом, смешение между состоянием свода и состоянием окружающей области устранено.

Вайз и Досан (1974) выбрали схему эксперимента, при которой каждое подопытное животное помещалось в оба условия, а не схему, предусматривающую участие в каждом условии отдельной группы животных. Однако и у них проблема смешения и ее решение логически были такими же, что и в эксперименте Гаффана. Если бы они для контроля использовали животных, которым не сделали никакой инъекции, то условия на диаграмме различались бы как по «вертикали», так и по «горизонтали», свидетельствуя о том, что они различаются сразу по двум параметрам.

Устранить это смешение можно, изменив контрольное условие таким образом, чтобы оно отличалось от экспериментального только введением диазепама:

И снова сравнение проводится по горизонтали, так что смешение между применением диазепама и просто инъекцией ликвидируется.

В этих экспериментах независимая переменная имела два уровня: активный — рассечение свода, введение диазепама, а также неактивный — свод не затронут, диазенам не введен. Уровень переменной называется активным тогда, когда экспериментатор произвел какие-то действия. Искусственно вызванная переменная также имеет как активный уровень «(повреждение окружающей области, инъекция), так и неактивный уровень (без инъекции, без повреждения).

В обоих случаях активное условие рассечение свода или применение диазепама вызывает активный уровень другой переменной. Это называется артефактом эксперимента. Связь такого рода в природе не существует. Она вызывается исключительно действиями экспериментатора, Если сравнение производится с группой, на которую не было оказано никакого воздействия (неактивный уровень), различие будет не только в уровне независимой переменной, но также в уровне артефактной переменной. Если бы был возможен чистый эксперимент, то артефакта бы не было, так как экспериментатор манипулировал только с независимой переменной. Просто игнорировать существование артефакта, используя для сравнения только неактивные условия воздействия (без операции, без инъекции), нельзя, так как это сразу уведет нас от идеального эксперимента, хотя требования чистого эксперимента будут удовлетворены. Использование активных контрольных условий (частичная операция, плацебо) приближает исследователя к идеальному эксперименту. В отношении артефактной переменной два условия воздействия просто неразличимы.

Такой эксперимент, как бы далек он ни был от чистого эксперимента — ведь в экспериментальных гипотезах ничего не говорится о повреждении других тканей или инъекциях в брюшину, — все же, несомненно, ближе к нему, чем эксперимент, сравнивающий активное условие воздействия с неактивным. Мы можем подытожить суть искусственного смешения и использование контрольных условий для его устранения следующим образом:

Эксперимент с искусственным смешением

Эксперимент, контролирующий искусственное смешение

Контрольное условие в данном случае содержит неактивный уровень независимой переменной и активный уровень артефактной переменной. Оно сравнивается с экспериментальным условием, которое состоит из активного уровня обеих переменных.

Когда эксперимент строится по схеме, предусматривающей использование только одной группы испытуемых, каждого испытуемого подвергают воздействию как экспериментального, так и контрольного условий. В случае использования межгрупповой схемы эксперимента две группы испытуемых, которые подвергаются сравнению, как правило, называются соответственно экспериментальной группой и контрольной группой.