1.3: Diseño Experimental

La sección es una introducción al diseño experimental. Es así como diseñar realmente un experimento o una encuesta para que sean estadísticos sólidos. El diseño experimental es un proceso muy complicado, por lo que esta es solo una pequeña introducción.

Lineamientos para la planeación de un estudio estadístico

1. . Identifica a las personas que te interesan. Date cuenta de que solo puedes sacar conclusiones para estos individuos. Como ejemplo, si usas un fertilizante en un determinado género de plantas, no puedes decir cómo funcionará el fertilizante en ningún otro tipo de plantas. Sin embargo, si diversificas demasiado, entonces es posible que no puedas decir si realmente hay una mejora ya que tienes demasiados factores que considerar.
2. Especifique la variable. Quieres asegurarte de que esto sea algo que puedas medir, y asegurarte de controlar por todos los demás factores también. Como ejemplo, si estás tratando de determinar si un fertilizante funciona midiendo la altura de las plantas en un día en particular, debes asegurarte de poder controlar la cantidad de fertilizante que pones en las plantas (cual sería tu tratamiento), y asegurarte de que todas las plantas reciban la misma cantidad de luz solar, agua y temperatura.
3. Especificar la población. Esto es importante para que sepas qué conclusiones puedes sacar y de qué individuos estás sacando las conclusiones.
4. Especificar el método para tomar medidas o hacer observaciones.
5. Determina si estás tomando un censo o una muestra. Si toma una muestra, decida el método de muestreo.
6. Recoger los datos.
7. Utilizar métodos estadísticos descriptivos apropiados y tomar decisiones utilizando métodos apropiados de estadística inferencial.
8. Anote cualquier inquietud que pueda tener sobre sus métodos de recopilación de datos y enumere cualquier recomendación para el futuro.

Hay dos tipos de estudios:

Definición\(\PageIndex{1}\)

Un estudio observacional es cuando el investigador recopila datos simplemente observando o haciendo preguntas. Él no cambia nada.

Definición\(\PageIndex{2}\)

Un experimento es cuando el investigador cambia una variable o impone un tratamiento para determinar su efecto.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\) observational study or experiment

Anotar si lo siguiente es un estudio observacional o un experimento.

1. Encuestar a los estudiantes para ver si favorecen aumentar la matrícula.
2. Dar a algunos alumnos un tutor para ver si las calificaciones mejoran.

Solución

1. Se trata de un estudio observacional. Sólo estás haciendo una pregunta.
2. Esto es un experimento. El tutor es el tratamiento.

Muchos estudios observacionales involucran encuestas. Una encuesta utiliza preguntas para recopilar los datos y necesita ser escrita para que no haya sesgo.

En un experimento, hay diferentes opciones.

Experimento aleatorizado de dos tratamientos:

En este experimento, hay dos tratamientos, y los individuos se colocan aleatoriamente en los dos grupos. O ambos grupos reciben un tratamiento, o uno recibe un tratamiento y el otro recibe nada o un placebo. Al grupo que no recibe tratamiento o al placebo se le llama grupo control. El grupo que recibe el tratamiento se llama grupo de tratamiento. La idea del placebo es que una persona piense que está recibiendo un tratamiento, pero en realidad está recibiendo una pastilla de azúcar o un tratamiento falso. Hacer esto ayuda a dar cuenta del efecto placebo, que es donde la mente de una persona hace que su cuerpo responda a un tratamiento porque piensa que está tomando el tratamiento cuando realmente no lo está tomando. Tenga en cuenta que no todos los experimentos necesitan un placebo, como cuando se usan animales o plantas. Además, no siempre se puede usar un placebo o ningún tratamiento. Como ejemplo, si estás probando un nuevo medicamento para la presión arterial no puedes darle a una persona con presión arterial alta un placebo o ningún tratamiento por razones morales.

Diseño de Bloques Aleatorizados:

Un bloque es un grupo de sujetos que son similares, pero los bloques difieren entre sí. Luego asigne tratamientos al azar a los sujetos dentro de cada bloque. Un ejemplo sería separar a los estudiantes de tiempo completo versus medio tiempo, y luego elegir aleatoriamente un cierto número de estudiantes de tiempo completo para obtener el tratamiento y un cierto número de estudiantes de medio tiempo para obtener el tratamiento. De esta manera algunos de cada tipo de estudiante reciben el tratamiento y otros no.

Diseño rigurosamente controlado:

Asignar cuidadosamente los sujetos a diferentes grupos de tratamiento, de manera que los que reciben cada tratamiento sean similares en formas que son importantes para el experimento. Un ejemplo sería si quieres tener un estudiante de tiempo completo que sea masculino, tome solo clases nocturnas, tenga un trabajo de tiempo completo y tenga hijos en un grupo de tratamiento, entonces necesitas tener el mismo tipo de estudiante recibiendo el otro tratamiento. Este tipo de diseño es difícil de implementar ya que no sabes cuántas diferenciaciones usarías, y debes evitarlo.

Diseño de pares emparejados:

Los tratamientos se dan a dos grupos que se pueden emparejar entre sí de alguna manera. Un ejemplo sería medir la efectividad de una crema relajante muscular en el brazo derecho y el brazo izquierdo de los individuos, y luego para cada individuo se puede hacer coincidir la medición de su brazo derecho con su brazo izquierdo. Otro ejemplo de esto sería antes y después de los experimentos, como el peso antes y el peso después de una dieta.

No importa qué tipo de experimento realice, también debe considerar lo siguiente:

Replicación:

Repetición de un experimento en más de un tema para que puedas asegurarte de que la muestra es lo suficientemente grande como para distinguir los efectos verdaderos de los efectos aleatorios. También es la capacidad de otra persona para duplicar los resultados del experimento.

Estudio Ciego:

El estudio a ciegas es donde el individuo no sabe qué tratamiento está recibiendo o si está recibiendo el tratamiento o un placebo.

Estudio Doble Ciego:

El estudio doble ciego es donde ni el individuo ni el investigador saben quién está recibiendo qué tratamiento o quién está recibiendo el tratamiento y quién está recibiendo el placebo. Esto es importante para que no pueda haber sesgo creado ni por el individuo ni por el investigador.

Una última consideración es el período de tiempo durante el que está recopilando los datos. Hay tres tipos de periodos de tiempo que puedes considerar.

Estudio Transversal:

Datos observados, medidos o recopilados en un momento determinado.

Estudio retrospectivo (o de casos y controles):

Datos recopilados del pasado mediante registros, entrevistas y otros artefactos similares.

Estudio prospectivo (o longitudinal o de cohorte):

Datos recopilados en el futuro de grupos que comparten factores comunes.

Testo

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

1. Se quiere determinar si la canela reduce la sensibilidad a la insulina de una persona. Se le da a los pacientes que son sensibles a la insulina cierta cantidad de canela y luego se miden sus niveles de glucosa. ¿Es esto una observación o un experimento? ¿Por qué?
2. Se quiere determinar si comer más frutas reduce la probabilidad de que una persona desarrolle cáncer. Vigila a la gente a lo largo de los años y les pides que te digan cuántas porciones de fruta comen cada día. Después se registra quién desarrolla cáncer. ¿Es esto una observación o un experimento? ¿Por qué?
3. Un investigador quiere evaluar si los países con tasas de fecundidad más bajas tienen una mayor esperanza de vida. Recogen las tasas de fecundidad y las expectativas de vida de países de todo el mundo. ¿Es esto una observación o un experimento? ¿Por qué?
4. Para evaluar si un nuevo fertilizante mejora el crecimiento de las plantas más que el fertilizante viejo, el desarrollador de fertilizantes le da a algunas plantas el nuevo fertilizante y a otras el fertilizante viejo. ¿Es esto una observación o un experimento? ¿Por qué?
5. Un investigador diseña un experimento para determinar si un nuevo medicamento disminuye la presión arterial de pacientes con presión arterial alta. Los pacientes son seleccionados aleatoriamente para estar en el estudio y escogen aleatoriamente en qué grupo se encuentran. ¿Se trata de un experimento aleatorio? ¿Por qué o por qué no?
6. Los médicos que intentan ver si un nuevo período funciona más tiempo para los pacientes renales, les pregunta a los pacientes si están dispuestos a que le pongan uno de dos períodos diferentes. Durante el procedimiento el médico decide qué stent colocar en función de cuál está disponible en ese momento. ¿Se trata de un experimento aleatorio? ¿Por qué o por qué no?
7. Un investigador quiere determinar si la dieta y el ejercicio juntos ayudan a las personas a perder peso por solo hacer ejercicio. El investigador solicita voluntarios para ser parte del estudio, elige aleatoriamente qué voluntarios están en el estudio, y luego deja que cada voluntario decida si quiere estar en el grupo de dieta y ejercicio o en el grupo único de ejercicio. ¿Se trata de un experimento aleatorio? ¿Por qué o por qué no?
8. Para determinar si la falta de ejercicio reduce la flexibilidad en la articulación de la rodilla, los fisioterapeutas piden voluntarios para unirse a sus ensayos. Luego seleccionan aleatoriamente a los voluntarios para que estén en el grupo que ejerce y para estar en el grupo que no hace ejercicio. ¿Se trata de un experimento aleatorio? ¿Por qué o por qué no?
9. Recoge los pesos de peces etiquetados en una pecera. Luego pones un alimento proteico extra de pescado en agua para los peces y luego mides su peso un mes después. ¿Las dos muestras son pares emparejados o no? ¿Por qué o por qué no?
10. Un instructor de matemáticas quiere ver si un sistema de tareas informáticas mejora los puntajes de los alumnos de la clase. El instructor imparte dos secciones distintas del mismo curso. Una sección utiliza el sistema de tareas de computadora y la otra sección completa la tarea con papel y lápiz. ¿Las dos muestras son pares emparejados o no? ¿Por qué o por qué no?
11. Un gerente de negocios quiere ver si un nuevo procedimiento mejora el tiempo de procesamiento de una tarea. El gerente mide el tiempo de procesamiento de los empleados y luego entrena a los empleados utilizando el nuevo procedimiento. Entonces cada empleado vuelve a realizar la tarea y se mide de nuevo el tiempo de procesamiento. ¿Las dos muestras son pares emparejados o no? ¿Por qué o por qué no?
12. Los precios de los artículos genéricos se comparan con los precios de los artículos de marca con nombre equivalente. ¿Las dos muestras son pares emparejados o no? ¿Por qué o por qué no?
13. Un médico le da a algunos de los pacientes un nuevo medicamento para tratar el acné y el resto de los pacientes reciben el medicamento antiguo. Ni el paciente ni el médico saben quién está recibiendo qué medicamento. ¿Es esto un experimento ciego, experimento doble ciego, o ninguno? ¿Por qué?
14. A un grupo se le dice que haga ejercicio y a un grupo se le dice que no haga ejercicio. ¿Es esto un experimento ciego, experimento doble ciego, o ninguno? ¿Por qué?
15. Los investigadores de un hospital quieren ver si un nuevo procedimiento quirúrgico tiene un mejor tiempo de recuperación que el procedimiento anterior. A los pacientes no se les dice qué procedimiento se utilizó en ellos, pero los cirujanos obviamente sí lo sabían. ¿Es esto un experimento ciego, experimento doble ciego, o ninguno? ¿Por qué?
16. Para determinar si un nuevo medicamento reduce el dolor de cabeza, a algunos pacientes se les administra el nuevo medicamento y a otros se les da un placebo. Ni los investigadores ni los pacientes saben quién está tomando el medicamento real y quién está tomando el placebo. ¿Es esto un experimento ciego, experimento doble ciego, o ninguno? ¿Por qué?
17. Se está realizando un nuevo estudio para rastrear los patrones de alimentación y ejercicio de las personas en diferentes períodos de tiempo en el futuro, y ver quién padece cáncer más adelante en la vida. ¿Se trata de un estudio transversal, retrospectivo o prospectivo? ¿Por qué?
18. Para determinar si un nuevo medicamento reduce el dolor de cabeza, a algunos pacientes se les administra el nuevo medicamento y a otros se les da un placebo. Luego se registran los niveles de dolor de un paciente. ¿Se trata de un estudio transversal, retrospectivo o prospectivo? ¿Por qué?
19. Para ver si existe un vínculo entre el tabaquismo y el cáncer de vejiga, se pregunta a los pacientes con cáncer de vejiga si actualmente fuman o si fumaban en el pasado. ¿Se trata de un estudio transversal, retrospectivo o prospectivo? ¿Por qué?
20. La Encuesta de Salud de Enfermeras fue una encuesta donde se pidió a las enfermeras que registraran sus hábitos alimenticios a lo largo de un periodo de tiempo, y se registró su salud general. ¿Se trata de un estudio transversal, retrospectivo o prospectivo? ¿Por qué?
21. Considera una pregunta que te gustaría responder. Describe cómo diseñarías tu propio experimento. Asegúrese de indicar la pregunta que le gustaría responder, luego determine si se va a realizar un experimento o una observación, decidir si la pregunta necesita una o dos muestras, si dos muestras son las muestras emparejadas, si se trata de un experimento aleatorio, si hay alguna ceguera, y si se trata de una sección transversal, estudio retrospectivo o prospectivo.

Contestar

1. Experimento

3. Observación

5. No, ver soluciones

7. No, ver soluciones

9. Sí, ver soluciones

11. Sí, ver soluciones

13. Doble ciego, ver soluciones

15. Ciego, ver soluciones

17. Prospectivo, ver soluciones

19. Retrospectiva, ver soluciones

21. Ver soluciones