• Gustavo Estrada

Experimentos controlados versus experimentos naturales

Actualizado: 10 jun 2021


En pocas palabras:


Un experimento controlado a menudo compara los resultados obtenidos de muestras experimentales con muestras de control, que son prácticamente idénticas a la muestra experimental, excepto por el aspecto cuyo efecto se está probando (la variable independiente).


El experimento natural o cuasi-experimento se basa únicamente en observaciones de las variables del sistema en estudio, en lugar de la manipulación de una o algunas variables como ocurre en los experimentos controlados.

Tomaré dos estudios para ejemplificar la diferencia y el alcance de cada uno, como experimento controlado usaré el de Schalke (2006) y como experimento natural el de Vieira (2020) por ser estudios mencionados con bastante frecuencia en la Educación Canina.


Ya había deconstruido el estudio de Vieira aquí, así que procederé ahora a detallar el estudio de Schalke.


Con miras a evaluar los signos clínicos causados por el uso del e-collar en perros en situaciones de la vida diaria se diseño un experimento con las siguientes características:


MATERIALES Y MÉTODOS


Como es tradición en un experimento controlado, los autores detallan con extremo cuidado todas las variables en juego, a diferencia del estudio de Vieira en donde no detallan con precisión los llamados "métodos aversivos.


Animales: para minimizar la variabilidad entre los perros del experimento con respecto a raza, edad, experiencia previa y otros, todos los perros del estudio fueron Beagles elegidos del criadero para animales de laboratorio "Tierfarm Kirchheimer Muehle" de la universidad de Heidelberg. Los perros vivían en grupos de 5 o 6, separados por género. Los kennels donde habitaban tenían 70m2, fueron alimentados con la misma comida dos veces al día y tenían agua a libre disposición. Antes de la experimentación todos los animales fueron evaluados para comprobar su estado de salud y se tomaron niveles de cortisol basal en saliva. Los perros mantenían contacto diario con las mismas personas durante los horarios de alimentación y aseo. 14 perros participaron con edades comprendidas entre los 18 y 24 meses.


Ya en este primer punto podemos notar las diferencias en el control de las variables, los perros del estudio de Vieira pertenecían a diferentes razas, edades y no había manera de conocer o controlar el aprendizaje previo, experiencia con humanos, hábitos de alimentación y espacio físico donde vivían. Variables que pudieron haber afectado los resultados, así como señalé en una publicación previa en donde la prueba de sesgo cognitivo usada por Vieira ve afectado sus resultados por la raza del perro, la historia de socialización, tratamiento farmacológico, juegos de olfato, aprendizaje espacial, problemas relacionados a la separación y edad de perro, lo que agrega un enorme ruido en la validez de los resultados Vieira.


Los autores continúan detallando el área de prueba y la describen como una habitación en el segundo piso del "Tierfarm Kirchheimer Muehle", en una habitación de 11.10m de largo y 5.20m de ancho con un techo de 2.50m. Detallan la cantidad de puertas, ventanas y muebles del área.


Describen con extremo detalle el collar electrónico usado así como la resistencia, voltaje y amperaje del aparato, asimismo describen el transmisor de frecuencia cardíaca marca Polar que usaron y cómo se midió el cortisol en saliva, velocidad de la centrifugadora, temperatura de almacenamiento y reactivos usados en la medición. En esta investigación, el collar electrónico funcionó en el máximo nivel en todos los experimentos. Este nivel se eligió para investigar las reacciones de los perros bajo el pulso eléctrico más alto y, por tanto, la peor condición posible.


Dividieron a los perros aleatoriamente en tres grupos:


Grupo A (''Aversión''). Los perros de este grupo recibían un pulso eléctrico precisamente en el momento en que tocaban la presa, formando así una asociación entre el toque de la presa y el estímulo eléctrico


Grupo H (''Aquí''). Los perros en este grupo recibían un pulso eléctrico cuando no obedecían una llamada de atención durante la caza.


Grupo R (''Aleatorio''). Los perros de este grupo recibieron un pulso eléctrico de forma arbitraria, lo que significa que el estímulo se administró de forma impredecible y fuera de contexto, bien antes de la orientación hacia la presa, bien durante la caza, o bien después de haber terminado el proceso de caza cuando ya no había presa en la sala. La decisión sobre el momento en que debía administrarse el pulso eléctrico se hizo por sorteo.


DISEÑO EXPERIMENTAL


Todos los perros pasaron por una fase de adaptación de 3 meses a la rutina diaria, habitación donde se haría el experimento y al personal involucrado en el mismo. Todos los perros fueron entrenados para cazar un muñeco de conejo (presa). La fase de adaptación terminó cuando todos los perros podrían desplazarse dentro de la habitación sin señales de estrés, incomodidad y mostraran motivación para desplazarse del recinto donde dormían hacia la habitación llevados por la correa.


Niveles basales: para determinar los niveles basales a medir se llevaba al perro a la habitación del experimento y se esperaban 50 minutos sin interactuar con él, después de esos 5 minutos se tomaban muestras de saliva y se registraba el ritmo cardíaco cada 5 minutos.


Pruebas preliminares: se dividió en dos períodos de 5 días cada uno. Durante el primer periodo, denominado "Caza simple", se permitió a cada animal cazar sin obstáculos. La secuencia de caza duró entre 1 y 2 minutos, y se permitió al perro agarrar la presa y llevársela.

Diez minutos después del final de la secuencia de caza, se tomaron cinco muestras de saliva a intervalos de 5 minutos. La frecuencia cardíaca se midió durante todo el periodo.


Durante el segundo periodo, denominado "Caza impedida", se impidió a los perros cazar con una correa. Se presentó la presa a los perros, pero se les impidió cazar utilizando una correa de 1,50 m. El periodo de ''Caza Impedida'' se terminó después de 2 minutos retirando la presa. La toma de muestras de saliva y la medición de la frecuencia cardíaca se llevaron a cabo exactamente de la misma manera y en el mismo momento.


En la prueba preliminar se aseguró que cada perro fuera examinado también en una situación en la que no se le había dado un impulso eléctrico, de esta manera, cada perro podía ser utilizado como su propio control.


Prueba principal: durante la prueba principal, se administraron pulsos eléctricos a los perros de acuerdo con el grupo al que pertenecían. A cada perro se le permitió un máximo de un pulso eléctrico por día.

La prueba principal se daba por terminada para cada perro individualmente en cuanto no mostraba ningún interés por la presa en tres días sucesivos, o no obedecía la señal de retirada, o mostraba claros signos de estrés en el entorno experimental, o después de la tercera aplicación de un pulso eléctrico. La frecuencia cardíaca se midió continuamente durante todo el tiempo. Las cinco muestras de saliva se tomaron a intervalos de 5 minutos; la primera se tomó 10 minutos después de la aplicación del pulso eléctrico.


Prueba posterior: durante 4 semanas después de la prueba principal, los perros no tuvieron ningún contacto con el entorno experimental ni con la persona que realizaba los experimentos. Al final de las 4 semanas, se les llevó de nuevo al entorno experimental, se tomaron las cinco muestras de saliva y se midió la frecuencia cardíaca.


El estudio fue aprobado por el responsable de bienestar animal de la Facultad de Veterinaria de Hannover y por las autoridades gubernamentales de acuerdo con la Ley alemana de bienestar animal.


ANÁLISIS ESTADÍSTICOS


Los autores continúan detallando la forma en que se procesaron los datos, el software utilizado y versión, pruebas estadísticas usadas e intervalos de confianza definidos. En caso de que los análisis de varianza arrojaran diferencias significativas se agregaron análisis estadísticos post-hoc de la prueba de Tukey o la prueba de Dunn para precisar la dirección y magnitud de las diferencias.


Resultados


En esta sección del estudio se reportan los resultados tal como lo arrojan los análisis, sin agregar la interpretación del porqué están ocurriendo, factor muy importante en los estudios científicos porque al momento del autor sugerir alguna direccionalidad sin reportar los resultados brutos queda sesgada la lectura del mismo.


Pruebas preliminares


- Comparación de ''Caza Simple'' y ''Caza Impedida''.

En general los cortisol obtenidos durante el periodo de ''Caza Impedida'' resultaron ser significativamente más altos que los obtenidos durante la ''Caza Simple''. Esto es coherente con los hallazgos posteriores de Salgiri en el 2012 en donde encontró que la restricción o no acceso a aquello que el perro quería producía niveles más altos de estrés que el accionar de un collar electrónico.


- Comparación de ''Caza Simple'' y ''Caza Impedida'' en relación con los grupos A, H y R.

Al comparar los resultados de cortisol de los grupos A, H y R recogidos durante las pruebas preliminares, se encontró que durante la ''Caza Simple'', en el grupo H fueron significativamente menores que los de los grupos A y R. Durante la ''Caza Impedida'', los valores del grupo R fueron significativamente menores que los del grupo A y H. No se descubrieron diferencias significativas en la frecuencia cardíaca.


En este punto ya encontramos algo de ruido en el experimento, hubo diferencia en los niveles de cortisol entre los grupos a pesar de no haber entrado en la fase de experimentación, es decir, al separar perros en tres grupos aleatorios ya es posible encontrar grupos con mayores niveles de cortisol que otros, por lo que esta subida de cortisol puede no deberse a ninguna de las variables previamente consideradas (raza, edad, sexo, aprendizaje previo, alimentación, aseo, interacción con personas, interacción con otros perros, temperatura ambiental, rutinas y otros más).

NOTA: a la fecha de escribir esta entrada del blog le dejé un correo a Schalke para preguntarle sobre esta diferencia en su estudio, si me llega a responder actualizaré el blog y colocaré sus observaciones.


Prueba principal


Los autores entrar a detallar de forma bastante específica la organización de los resultados. Entiendo pudiera ser un poco complejo de leer para muchos, pero sigan conmigo que al final les ayudo a traducir los datos.


Para poder comparar los datos recogidos, se recopilaron conjuntos de datos según el número de días en que se administraron pulsos eléctricos y los que no.


Esto dio como resultado los siguientes cinco conjuntos de datos:


''r1-r3, n1'' Tres días de aplicación del pulso eléctrico y el primer día sin el estímulo. Este conjunto incluía datos de dos perros del grupo R y de un perro del grupo A.


''r1-r2, n1-n3'' Día 1 y 2 con aplicación del pulso eléctrico, y día 1, 2 y 3 sin el estímulo. Este conjunto incluía datos de tres perros de cada grupo.


''r1-r2, n1'' Día 1 y 2 con aplicación de pulso eléctrico y día 1 sin. Este conjunto de datos incluía datos de cuatro perros del grupo A, tres perros del grupo H y cinco perros del grupo R.


''r1, n1-n3'' Día 1 con aplicación del pulso eléctrico y día 1, 2 y 3 sin. Este conjunto de datos incluía los datos de cuatro perros del grupo A, cuatro perros del grupo H, y tres perros del grupo R.


''r1, n1'' Día 1 con aplicación del pulso eléctrico, y día 1 sin. Se recopilaron los datos de los 14 perros.


Lo anterior es muy importante porque la frecuencia con la que se use el collar tendrá un impacto diferente en los signos clínicos observados.


Veamos ahora los resultados:


Conjunto de datos ''r1-r3, n1''.

Comparando los grupos de perros, se encontró lo siguiente: considerando los 4 días ''r1'', ''r2'', ''r3'', y ''n1'' en conjunto, los valores de cortisol del grupo R fueron significativamente mayores que los del grupo A.


Conjuntos de datos ''r1-r2, n1-n3'', ''r1, n1-n3'' y ''r1-r2, n1''.

En lo que respecta a los valores de cortisol, los resultados recogidos del grupo R fueron significativamente más altos que los obtenidos del grupo A y del grupo H. Además, algunos valores de cortisol obtenidos del grupo H fueron significativamente más altos que los obtenidos del grupo A.


Conjunto de datos ''r1, n1''. Con respecto a los valores de cortisol, los resultados obtenidos del grupo R fueron significativamente más altos que los obtenidos de los grupos A y H, respectivamente.


No hubo mayor diferencia relevante con respecto a la frecuencia cardíaca como variable.


Prueba posterior


Comparación de los valores de cortisol en saliva.


Se detectaron diferencias significativas entre los grupos de perros. Los valores de cortisol obtenidos del grupo R fueron los más altos y los del grupo A los más bajos registrados.


Comparación de los valores de la frecuencia cardíaca.


Con respecto a la frecuencia cardíaca, no se encontraron diferencias significativas entre los grupos de perros.


Comparación entre, la prueba preliminar, la prueba principal y la prueba posterior


Por razones estadísticas, sólo se tuvieron en cuenta el día ''r1'' y el día ''n1''.


Dentro del grupo A, se encontraron diferencias significativas para los valores absolutos de cortisol. Los valores recogidos en el quinto día del periodo ''Caza Impedida'' fueron significativamente más altos que los valores registrados durante la prueba posterior.


Dentro del grupo H, tanto los valores de cortisol obtenidos durante la prueba posterior fueron significativamente más altos que los valores registrados el segundo y el tercer día del período de ''Caza Simple''. Los niveles de cortisol salival medidos durante la prueba preliminar no se volvieron a alcanzar durante las pruebas posteriores.


En cuanto al grupo R, los valores de cortisol medidos durante la prueba posterior fueron superiores a los recogidos en todos los días de la prueba preliminar, así como en el primer día de aplicación del pulso eléctrico.


DISCUSIÓN DE RESULTADOS


Esta sección en los estudios experimentales se centra en darle un sentido a los resultados, es el espacio donde el investigador realiza hipótesis y llega a conclusiones con el fin de invitar a otros investigadores a seguir generando conocimiento sobre el tema, no debe tomarse la discusión de resultados como una conclusión inequívoca de la realidad. Esto es un error muy frecuente cuando personas inexpertas leen artículos científicos.


Los autores debaten sobre investigaciones previas con resultados similares u opuestos a los que ellos encontraron y hacen inferencias acerca de los mecanismos fisiológicos subyacentes a los signos clínicos que encontraron. Señalas con particular interés el estudio de Feddersen-Petersen (1999) y el de Grauvogl (1991) que puedes encontrar mencionado aquí ya que no logré dar con el estudio original, en donde describen que la mala sincronización, es decir, la imposibilidad de asociar la descarga eléctrica y el estímulo conduce a la inseguridad y a estados extremos de ansiedad.


CONCLUSIONES


Los autores señalan que los resultados de este estudio sugieren que una mala sincronización en la aplicación de pulsos eléctricos de alto nivel, como los utilizados en este estudio, supone un alto riesgo de que los perros muestren síntomas de estrés graves y persistentes.


Recomendamos que se restrinja el uso de estos dispositivos, exigiendo una prueba de cualificación teórica y práctica, y que sólo se permita su uso en situaciones estrictamente especificadas.


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Al igual que la conclusión de los autores, las herramientas avanzadas para la educación canina (prong collars o e-collars por ejemplo) deberían requerir una prueba de cualificación por parte del educador que piensa usarlas, así como definir los criterios bajo los cuales se usará.


Conviene subrayar la meticulosidad del control de estímulos que requiere un experimento controlado, a diferencia de un experimento cuasi experimental, la validez de un experimento controlado es mucho mayor y permite reducir, y en ocasiones eliminar, el ruido en los datos. Realicemos unas comparaciones en los dos estudios mencionados:


MUESTRA:


Schalke (2006): 14 perros Beagle, con edades entre los 18 y 24 meses. Los perros eran alimentados con la misma comida, tenían el mismo tiempo de juego con personas y perros, tiempo en soledad, rutinas de aseo, estaban todos sujetos a la misma estructura diaria.


Vieira (2020): 92 perros , 34% eran perros mestizos y el 66% restante pertenecían a un grupo racial reconocido por la FCI: El 18% pertenecía al Grupo 1: Perros pastores y boyeros (excepto los boyeros suizos), el 13% al Grupo 2: Pinscher y Schnauzer-Molossoid y Boyeros suizos, 5% al Grupo 3: Terriers, 4% al Grupo 6: Sabuesos y razas afines, 2% al Grupo 7: Perros de muestra, 20% al Grupo 8: Retrievers-Perros de caza-Perros de agua, y 3% al Grupo 9: Perros de compañía y de juguete.

El promedio de edad fue de 11.9 meses. El 54% eran machos y el 35% estaban castrados/esterilizados.

Haber asistido a la escuela de formación durante menos de dos meses, para mitigar la familiarización con los métodos de formación, y no tener ciertos problemas de comportamiento.

Queda por fuera de la consideración de la muestra: la alimentación, el aprendizaje previo, características del dueño, cantidad de perros en casa, tiempo de ejercicio y socialización, rutinas de aseo y su frecuencia, cantidad de paseos y juegos diarios y manejo de límites en el hogar por mencionar algunos.


VARIABLES A EXPLORAR (TÉCNICAS AVERSIVAS)


Schalke (2006): como herramienta para la técnica aversiva se usaron collares Teletakt micro 3000, producidor por Schecker GmbH & Co., se usaron en la intensidad máxima y bajo resistencia de 500Ω a 2200Ω se consiguieron voltajes entre 700V y 1760V con Amperajes entre 1.25A y 0.82A respectivamente. La duración de la estimulación con el collar fue menor a 1 milisegundo. Se hicieron 3 grupos en función de las condiciones del uso del collar.


Vieira (2020): observaron las técnicas usadas en las sesiones de adiestramiento y se clasificaron en función de la intención que tenían (a pesar de entender que si algo es un refuerzo o un castigo es por el efecto que tiene en el comportamiento), por lo que evaluaron técnicas con la intención de refuerzo o de castigo. No se describen las herramientas usadas. Se dividen a los perros en tres grupos en función de la frecuencia de la intención de técnicas aversivas.


Conviene puedas revisar la diferencia entre método, técnica y herramienta aquí, para ampliar más sobre el significado de éstas.


VARIABLE A EXPLORAR (NIVELES DE ESTRÉS)


Schalke (2006): frecuencia cardíaca durante todo el experimento y niveles de cortisol en saliva para calcular los valores de cortisol absoluto y los valores de cortisol relativos. Todas las medidas tomadas de forma estandarizada por el personal de la investigación.


Vieira (2020): niveles de cortisol en saliva, algunas veces tomados por los propios dueños y no por los investigadores, una prueba de sesgo cognitivo que se llevó a cabo en el mes siguiente a la fase 1 del experimento, no especifican si fue un día después o 1 semana o llegando al mes, ya que dependía de la disponibilidad del dueño. No se controla lo que ocurrió entre el fin de la fase 1 y la prueba de sesgo cognitivo. Asimismo se realizó observación del lenguaje no verbal del perro.


CONCLUSIONES


Voy a copiar textual las conclusiones reportadas por cada autor en el estudio:


Schalke (2006):


"Los resultados de este estudio sugieren que una mala sincronización en la aplicación de pulsos eléctricos de alto nivel, como los utilizados en este estudio, supone un alto riesgo de que los perros muestren síntomas de estrés graves y persistentes. Recomendamos que se restrinja el uso de estos dispositivos, exigiendo una prueba de cualificación teórica y práctica, y que sólo se permita su uso en situaciones estrictamente especificadas."


Vieira (2020):


"En general, nuestros resultados muestran que los perros de compañía adiestrados con métodos aversivos experimentaron un menor bienestar durante las sesiones de adiestramiento que los perros adiestrados con métodos basados en la recompensa. Además, los perros entrenados con una mayor proporción de métodos basados en la aversión experimentaron un menor bienestar fuera del contexto de entrenamiento que los perros entrenados con métodos basados en la recompensa. Además, mientras que las diferentes proporciones de métodos basados en aversión no dieron lugar a diferencias en el bienestar de los perros fuera del contexto de adiestramiento entre las escuelas basadas en aversión, una mayor proporción de métodos basados en aversión dio lugar a un menor bienestar durante el adiestramiento. Hasta donde sabemos, éste es el primer estudio exhaustivo y sistemático que evalúa e informa sobre los efectos de los métodos de adiestramiento de perros en el bienestar de los perros de compañía. De forma crítica, nuestro estudio señala que el bienestar de los perros de compañía adiestrados con métodos basados en la aversión está en riesgo, especialmente si éstos se utilizan en altas proporciones."


PALABRAS FINALES


Espero te hayas dado cuenta de la diferencia en la rigurosidad científica de los experimentos controlados. Empezando de abajo hacia arriba el experimento de Vieira es criticable desde la conclusiones, menciona que "Los perros de compañía adiestrados con métodos aversivos experimentaron un menor bienestar...". La misma autora señaló que estaba haciendo referencia a la "intención" de la técnica (no del método, ella confunde también método, técnica y herramienta) sin evaluar el efecto en el comportamiento, una mejor conclusión, más fiel a lo que se hizo sería:


"Los perros de compañía adiestrado con la intención de técnicas aversivas tuvieron tiempos de respuesta más largos en la prueba de sesgo cognitivo y mayores señales de estrés a través del comportamiento no verbal). Pero, lamentablemente, la conclusión es redactada a través de un filtro valórico que sólo ensucia a la ciencia, comparen con las conclusiones de Schalke.


Schalke menciona que "(...) una mala sincronización en la aplicación de pulsos eléctricos de alto nivel (...) supone un alto riesgo de que los perros muestren síntomas de estrés graves y persistentes." Pero no teme en dejar de manifiesto en los datos que los perros del grupo aversivo asociaron correctamente el estímulo del collar a la presa y aunque hubo una punta de estrés durante el aprendizaje, al regresar al lugar de experimentación un mes después no se observaron signos clínicos de estrés.


Finalicemos con un experimento mental y le preguntamos a los investigadores:


¿Es el uso de un collar electrónico malo?


Vieira diría que si, que es algo que en definitiva y sin cuestionamiento va a deteriorar el bienestar del perro, y mientras más usado sea mayor será el impacto negativo en el perro. Lo dirá desde su experiencia cuasi-experimental.


Schalke diría que depende, si el perro logra entender que activa el collar, que lo desactiva y cómo evitarlo sólo ocasionará estrés agudo sin mayor impacto en el bienestar animal a largo plazo. Sin embargo, si es usado de forma intensa de manera aleatoria (mal usado) podrá generar síntomas de estrés grave y persistente.


Para finalizar un comentario, en lo particular me inclino más a apoyar mi práctica ante la evidencia científica derivada de experimentos controlados ya que en un experimento natural o cuasi experimental se pueden abrir preguntas como: ¿habrá influenciado en los resultados la comida del perro? la composición de la familia? el aprendizaje previo? las experiencias tempranas con personas y/o perros? la raza? la cantidad de ejercicio físico y mental? el tiempo en soledad? y así muchas preguntas más. En este modelo encuentras la cantidad de variables que pudieran influir en el comportamiento del perro, variables que, en un experimento controlado, están todas "controladas", pudiendo concluir con mayor certeza sobre la variable independiente.



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