Исследование обработки запахов у крыс может объяснить кризис воспроизводимости экспериментов

Исследовательская группа профессора психологии Чикагского университета Лесли Кей разрешила 15-летний научный спор о том, как крысы обрабатывают запахи. Их работа не только урегулировала спор, но и предложила объяснение для широко обсуждаемого «кризиса репликации» в некоторых областях науки и указала на лучшие способы планирования экспериментов.

Воспроизводимость результатов — основа научного метода. Однако в психологии и медицине исследователи часто не могут воспроизвести результаты коллег из других лабораторий. Это особенно касалось понимания обработки запахов у крыс (и, возможно, у людей). «В литературе существовало разногласие, — сказала Кей. — Разные лаборатории пытались получить одинаковый результат, но им это не удавалось».

Противоречивые результаты исходили от двух групп, проводивших схожие, но немного разные эксперименты. Группа Кей обнаружила, что обе были правы, но неосознанно задавали разные вопросы. Их эксперименты фактически не были сопоставимы.

Исследование, опубликованное весной в Journal of Neuroscience, показывает, что различные выводы возникают из-за небольших, но критических различий в постановке двух наборов экспериментов. Устранив эти различия и проведя оба типа экспериментов, группа смогла выявить сходства в различных результатах и обнаружить общую истину о том, как крысы обоняют.

В обоих типах экспериментов крыс обучали распознавать пары запахов:

• Однолуночный эксперимент: Крыса нюхает запах A (например, банан) → тычется носом в отверстие → получает награду. Запах B (потные носки) → бездействие → нет награды.
• Двухлуночный эксперимент: Два отверстия. Запах A → тычется в одно отверстие. Запах B → тычется в другое. В обоих случаях — награда.

Лаборатории, проводившие однолуночные эксперименты, заключили, что крысы обнюхивают обдуманно, собирая информацию с течением времени. Экспериментаторы с двумя отверстиями пришли к выводу, что крысы просто делают быстрый вдох и уходят, обходясь той информацией, которую собрали за короткое время.

Аспирант лаборатории Кей Дональд Фредерик решил изучить этот вопрос, проведя оба типа экспериментов в крайне контролируемых условиях, тестируя крыс на множестве различных пар запахов. Эксперименты были идентичны вплоть до того, что крысы учились распознавать второй запах и различать их, выбирая отверстия.

«Для каждого типа задачи мы получили результаты, сопоставимые с ранее найденными для этого типа задачи», — сказала Кей. При двухлуночной задаче крысы нюхали и действовали быстро. При однолуночной — делали дополнительный вдох перед действием.

Предыдущие исследователи ошибочно заключили, что их результаты для одной задачи верны для всех ситуаций обоняния у крыс. Поскольку группа Кей рассмотрела обе задачи в идентично поставленных экспериментах, они смогли увидеть, что различия в дизайне экспериментов между двумя типами исследований оказывали огромное влияние на результаты. Тип награды, точный способ обучения крыс и их голод во время выполнения задач, среди многих других факторов, — всё это влияло на результат.

«Когда начинаешь осознавать, что всё будет влиять на поведение животных, это немного ошеломляет, — отметила Кей. — Но мы действительно должны обращать на это внимание. Многие случаи невоспроизводимости могут быть связаны с экспериментальными деталями, которые люди считают неважными. Это не обязательно нерепликации; это просто другой эксперимент».

Устранив «шум», созданный различиями в постановке экспериментов, Кей и её коллеги смогли различить лежащее в основе сходство в подходе крыс к двум ситуациям.

«Проведя оба эксперимента, мы обнаружили, что крысы делают одно и то же, просто в одной задаче они делают это в более сжатой форме, чем в другой, — объяснила Кей. — Поскольку мы использовали так много разных запахов и провели такое тщательно сбалансированное исследование, мы смогли показать, что на самом деле в обеих задачах они накапливают информацию с течением времени. И они увеличивают время выборки в обеих задачах, когда запахи трудно различить».

Ключевой вывод, по словам Кей, заключается в том, что «крайне важно использовать несколько задач, пытаясь прийти к общим выводам. Мы все ищем общие истины и забываем, что нашли конкретную истину. Забывая об этом, мы перестаём искать то, что на самом деле является общей истиной. Только используя несколько способов решения вопроса в одной лаборатории, мы можем добраться до фундаментальных истин о познании».