Examinando Causalidade: Perspectivas de Estudos Observacionais
Uma olhada mais de perto na causalidade e sua medição na pesquisa observacional.
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Causalidade se refere à relação entre causas e efeitos. Às vezes, pode ser difícil dizer se uma coisa realmente causa outra. Por exemplo, fumar cigarro causa doenças pulmonares, ou será que as pessoas que tendem a fumar também têm mais chances de ter doenças pulmonares por outros motivos? É aí que entra o teste de causalidade observacional.
Quando estamos estudando causalidade por meio de observação, frequentemente enfrentamos desafios. Coletamos dados de pessoas e procuramos padrões, mas precisamos garantir que os padrões que vemos são resultado de uma coisa afetando a outra, e não por causa de outros fatores não relacionados. Para fazer isso de forma eficaz, temos que lidar com a Aleatoriedade e como interpretamos os dados que coletamos.
Entendendo a Aleatoriedade
Aleatoriedade é essencial em estudos observacionais. Quando dizemos que algo é aleatório, queremos dizer que não segue um padrão previsível. Na inferência causal, buscamos um certo nível de aleatoriedade em nossos dados. Essa aleatoriedade nos ajuda a tirar conclusões confiáveis sobre as relações causais entre diferentes fatores.
Em estudos passados, pesquisadores analisaram gêmeos para entender melhor essa aleatoriedade. Gêmeos compartilham informações genéticas e, em muitos casos, ambientes também. Ao examinar gêmeos, os pesquisadores podem ver quão semelhantes eles são em relação a certos traços ou resultados. Isso pode ajudar a entender se um fator, como fumar, causa outro, como doença pulmonar.
Três Principais Extensões para Testes Causais
Em trabalhos anteriores, pesquisadores estabeleceram um limite para quanta aleatoriedade é necessária para inferir causalidade a partir de dados observacionais. Esse trabalho foi expandido de várias maneiras.
Primeiro, pesquisadores encontraram métodos para estimar quão aleatórios os dados são ao observar a concordância em estudos envolvendo gêmeos. Isso significa medir com que frequência os gêmeos compartilham certos traços ou resultados. Se vemos alta concordância para um resultado entre gêmeos, sugere que pode haver uma relação causal.
Em segundo lugar, eles ampliaram seus métodos para aplicá-los a uma população finita em vez de apenas modelos teóricos. Isso é importante porque dados do mundo real geralmente vêm de grupos específicos de pessoas, não de modelos perfeitos. Eles também desenvolveram formas de corrigir quaisquer vieses que possam surgir de ter um conjunto de dados limitado.
Terceiro, pesquisadores incorporaram dados adicionais em sua análise. Incluindo outros fatores medidos, conhecidos como Covariáveis, eles visam tornar suas descobertas mais robustas. Isso significa que tentam controlar outros fatores que poderiam influenciar o resultado, proporcionando uma imagem mais clara de se uma coisa realmente causa a outra.
Análise de Sensibilidade e Inferência Causal
A análise de sensibilidade é outro método que pode apoiar nossa compreensão das relações causais. Ela permite que os pesquisadores testem quão sensíveis suas conclusões são a mudanças nos dados ou suposições. Ao explorar diferentes cenários ou variáveis, os pesquisadores conseguem avaliar melhor a força de suas descobertas.
Uma maneira clássica de conduzir a análise de sensibilidade envolve o uso do que chamamos de probabilidades de propensão. Essas probabilidades ajudam a entender quão provável é que alguém esteja em uma certa condição com base na sua exposição a um determinado fator.
Pesquisadores também usaram coeficientes de determinação para avaliar a força das relações em seus dados. Isso os ajuda a medir o efeito que uma variável tem sobre a outra.
Exemplo de Teste Causal
Vamos considerar um exemplo clássico: fumar cigarro causa doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC)? Muitos estudos mostraram uma ligação positiva entre fumar e DPOC, mas estabelecer causalidade requer mais do que apenas observar essa ligação.
Para avaliar isso, os pesquisadores coletaram dados e calcularam certos valores com base na associação observada entre fumar e DPOC. Mesmo que os achados iniciais sugiram uma ligação, eles devem ser cautelosos. Fatores não medidos poderiam confundir os resultados, levando a conclusões erradas sobre causalidade.
Por exemplo, eles podem descobrir que, entre um certo grupo de pessoas, aqueles que fumam mostram taxas mais altas de DPOC. No entanto, se essas pessoas também tendem a viver em áreas com alta poluição ou têm outros problemas de saúde, isso complica a ligação direta entre fumar e DPOC. Nesses casos, a aleatoriedade medida a partir de estudos com gêmeos se torna vital para apoiar qualquer afirmação de causalidade.
Análise de População Finita e Correções
Em cenários do mundo real, onde os pesquisadores estudam um grupo específico de indivíduos, ajustes se tornam necessários. Os pesquisadores podem aplicar correções de população finita em seus modelos. Isso significa que eles consideram como tamanhos de amostra e as características de sua população impactam as conclusões gerais.
Usar amostras sintéticas-criados pela reamostragem de dados existentes-pode ajudar a estimar os efeitos de forma mais precisa. Produzindo essas amostras e analisando-as, os pesquisadores podem refinar suas estimativas e melhorar sua confiança nas inferências causais que eles fazem.
Inferência Causal com Dados de Covariáveis
Em muitos casos, os pesquisadores podem querer focar em um subgrupo específico, como homens mais velhos, para ver se a relação causal se mantém em diferentes demografias. Coletando e analisando dados de subpopulações, eles podem entender melhor como as relações causais podem mudar com base em vários fatores.
Incluir essas informações adicionais ajuda a refinar a análise. Ao controlar fatores como idade e gênero, os pesquisadores podem fazer afirmações mais robustas sobre causalidade. Eles também podem avaliar como diferentes traços interagem e influenciam uns aos outros na determinação de resultados.
Controvérsias na Seleção de Covariáveis
Escolher quais covariáveis incluir na análise muitas vezes levanta questões. Os pesquisadores devem ajustar todos os fatores pré-tratamento, ou devem excluir algumas variáveis que podem não ser relevantes? Alguns acreditam que incluir variáveis irrelevantes pode prejudicar a análise, introduzindo ruído adicional.
À medida que os pesquisadores lidam com esses desafios, eles precisam equilibrar o desejo de ser minuciosos com a necessidade de evitar complicar a análise desnecessariamente. Selecionar covariáveis com cuidado pode ajudar a melhorar a qualidade geral das conclusões tiradas sobre causalidade.
Aplicação no Mundo Real: Vacinas e Covid-19
Um exemplo de teste de causalidade observacional é no estudo de vacinas, especialmente para entender sua eficácia em prevenir casos graves de Covid-19. Ensaios iniciais mostraram que a vacina funcionava, mas estudos posteriores com populações maiores foram necessários para confirmar os efeitos a longo prazo da vacina e sua capacidade de salvar vidas.
Nesses estudos, os pesquisadores coletaram e analisaram dados de vários grupos etários para entender melhor as conexões. Fazendo isso, eles puderam ver como a eficácia da vacina variava entre diferentes populações e se a idade desempenhava um papel nos resultados.
Conclusão: A Importância do Teste de Causalidade Observacional
No geral, o teste de causalidade observacional representa uma ferramenta significativa para entender as relações entre vários fatores no mundo real. Ao empregar métodos avançados, os pesquisadores conseguem começar a desvendar interações complexas e determinar o que realmente causa o quê. Embora haja desafios e complexidades envolvidos no processo, a contínua análise da causalidade continua a gerar insights valiosos em saúde pública e em muitos outros campos. Por meio de uma consideração cuidadosa da aleatoriedade, covariáveis e características populacionais, os pesquisadores contribuem para uma compreensão mais profunda do mundo ao nosso redor.
Título: Observational Causality Testing
Resumo: In prior work we have introduced an asymptotic threshold of sufficient randomness for causal inference from observational data. In this paper we extend that prior work in three main ways. First, we show how to empirically estimate a lower bound for the randomness from measures of concordance transported from studies of monozygotic twins. Second, we generalize our methodology for application on a finite population and we introduce methods to implement finite population corrections. Third, we generalize our methodology in another direction by incorporating measured covariate data into the analysis. The first extension represents a proof of concept that observational causality testing is possible. The second and third extensions help to make observational causality testing more practical. As a theoretical and indirect consequence of the third extension we formulate and introduce a novel criterion for covariate selection. We demonstrate our proposed methodology for observational causality testing with numerous example applications.
Autores: Brian Knaeble, Braxton Osting, Placede Tshiaba
Última atualização: 2023-09-05 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2309.02621
Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.02621
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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