Achados Falsos

Cada quadrícula representa uma hipótese testada; o ponto indica que é verdadeira. Defina quantas são verdadeiras, o poder estatístico de cada estudo e o viés que se infiltra. Depois, acompanhe o percurso habitual da investigação: realizar os estudos, acolher o viés, publicar os resultados significativos e repetir cada estudo publicado.

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Lição

A teoria — Achados Falsos

O valor preditivo positivo (VPP, expresso na fórmula como PPV) dos achados de uma área é a fração dos seus resultados estatisticamente significativos que é verdadeira. Se uma proporção π das hipóteses testadas for verdadeira, se cada estudo tiver poder P ao nível de significância α, e se uma fração u das análises negativas for publicada como achado de qualquer modo, então as hipóteses verdadeiras tornam-se achados com probabilidade P + u(1 − P) e as falsas com probabilidade α + u(1 − α), resultando em PPV = π[P + u(1 − P)] / (π[P + u(1 − P)] + (1 − π)[α + u(1 − α)]). Esta é a fórmula proposta por John Ioannidis em 2005, formulada com π em vez da sua razão de chances R = π/(1 − π). Uma replicação honesta com o mesmo poder confirma uma fração PPV·P + (1 − PPV)·α dos achados.

O que significa cada símbolo

π
a proporção de hipóteses testadas pela área que são verdadeiras
P
o poder de cada estudo, 1 − β: a probabilidade de detectar um efeito real
α
o nível de significância, 0,05: a probabilidade de um estudo sobre uma hipótese falsa alcançar p < 0,05
u
o viés: a fração de análises inconclusivas que é publicada como achado
PPV
a fração de achados publicados pela área que é verdadeira
Pressupõe
Todos os estudos da mesma área têm o mesmo poder estatístico; cada hipótese é testada uma única vez antes da publicação; o viés atua unicamente sobre resultados sem efeito detectado; todos os achados, e apenas os achados, são publicados; uma replicação consiste no mesmo estudo repetido com idêntico poder e sem viés. Aqui, um achado não tem dimensão nem sentido: a sobrestimação do efeito por um estudo significativo corresponde à maldição do vencedor, tratada no patamar anterior.

O mesmo p < 0,05 vale menos quando vem de um estudo fraco 🖖

Clique em 80% de poder. Uma em cada dez hipóteses é verdadeira e ninguém adultera a análise; por isso, um achado significa p < 0,05 e nada mais. Em cada 1.000 hipóteses testadas, a área científica reporta 80 achados verdadeiros e 45 falsos: 64,0% do que publica é real. Clique agora em 20% de poder. Os achados falsos mantêm-se nos 45, porque nascem das 900 hipóteses falsas sob α = 5%, imunes ao poder estatístico. Neste sorteio concreto, correspondem exatamente às mesmas 48 quadrículas sem ponto, nas mesmas posições, em ambas as configurações. Os achados verdadeiros desabam para 20, e a fração real cai para 30,8%. Fala-se habitualmente do baixo poder como um prejuízo para o investigador, que perde efeitos reais. Mas o leitor perde outro tanto. Um resultado estatisticamente significativo vindo de um estudo fraco superou a mesmíssima fasquia e vale menos: uma fatia menor dos resultados que a superam é verdadeira. Em 2005, John Ioannidis sintetizou a regra numa só linha: um achado tem maior probabilidade de ser verdadeiro do que falso quando (1 − β)R > α, onde 1 − β é o poder e R a razão de chances de uma hipótese testada ser verdadeira. Com uma em dez, R = 1/9, o que exige um poder acima de 45%.

O poder estatístico não compensa o viés 🖖

Clique em Viés de 10%. Os estudos continuam fortes como antes, com 80% de poder, mas uma em cada dez análises que nada encontrou é reportada como achado: muda-se o desfecho avaliado, isola-se um subgrupo ou descarta-se uma observação inconveniente. Ioannidis chama a essa fração u. O expediente quase não ajuda as hipóteses verdadeiras, que já seriam detectadas na maioria dos casos (80% sobem timidamente para 82%). O golpe atinge as falsas. Um teste honesto rejeitaria essas hipóteses em 95% das vezes; 10% desses 95% somam 9,5 pontos percentuais. Uma hipótese falsa vira achado em 14,5% das ocasiões, quase três vezes mais. A proporção de achados reais cai a pique de 64,0% para 38,6%, e a linha de resultados logo abaixo revela o custo disto: uma área honesta atinge os mesmos 38,6% com estudos a modestos 28,3% de poder. Arraste o poder até aos 99% e o campo com viés avança penosamente até aos 43,2%; a 100% de poder chega a 43,4%, e nenhum estudo vai além disso. Prima agora Sem viés, 35% de poder: 43,8%. Uma comunidade sem viés a trabalhar com apenas 35% de poder publica achados tão fiáveis quanto uma investigação com poder perfeito contaminada por u = 10%. O ponto de encontro, α/(α + u(1 − α)) = 34,5%, não contém π. Mova o primeiro seletor à vontade: ele não sai do sítio.

Um achado verdadeiro pode falhar a replicação, e falha com frequência 🖖

Clique em 80% de poder, depois em Recomeçar e avance até à última etapa, onde cada achado publicado é repetido com integridade e com o mesmo poder. Um achado verdadeiro confirma-se em 80% das tentativas e um falso em 5%; assim, 53,0% dos achados publicados replicam-se — neste sorteio, 69 em 129. Conte as cruzes pousadas sobre um ponto: 12 dos 60 fracassos eram hipóteses verdadeiras, e a proporção teórica exata é de 27,2%. Ninguém fez batota e nada falhou nesses estudos: com 80% de poder, um em cada cinco efeitos reais escapa, tanto na primeira vez como na segunda. Uma taxa de replicação não pode, por isso, ser lida como a fração verdadeira de um campo científico. Ela nunca ultrapassará o poder das próprias replicações, já que os achados verdadeiros regressam a essa taxa e os falsos a uma taxa α, invariavelmente inferior. Uma área cujas replicações operem a 50% de poder veria metade dos seus achados falhar ainda que todos fossem genuínos. Selecione Viés de 10% e as mesmíssimas replicações honestas confirmam apenas 33,9%, simplesmente porque boa parte do que foram chamadas a repetir nunca existiu.

Problema resolvido na íntegra

  1. O que um p = 0,04 promete ao estudo seguinte 4 passos

    Um estudo reporta p = 0,04, bilateral. Suponha que o efeito real é exatamente o observado. Numa replicação idêntica, com o mesmo desenho experimental e o mesmo tamanho amostral: qual é a probabilidade de atingir p < 0,05 no mesmo sentido? Introduza depois esse poder nesta página, com uma em cada dez hipóteses verdadeira e sem viés, e verifique que fração dos achados dessa área é real e quantos se replicam.

    Abrir este problema na ferramenta

    1. Converta o valor de p de volta no valor z correspondente. O teste é bilateral, pelo que cada cauda concentra 0,02, ficando a fasquia para p < 0,05 no ponto com 0,025 acima de si:

    2. Se o efeito real for o observado, o z da replicação segue uma distribuição normal com média 2,054 e desvio-padrão 1. O estudo tem êxito quando fica acima de 1,960:

    3. Ficar abaixo de −1,960 seria significativo no sentido inverso, o que não constitui replicação e é, em qualquer caso, negligenciável:

    4. Clique em Campo com p = 0,04: 54% de poder (o seletor avança em percentagens inteiras), uma em cada dez hipóteses verdadeira, sem viés.

    Resposta

    53,7%, pouco melhor do que atirar uma moeda ao ar; com p = 0,05, o mesmo procedimento conduziria a 50%. E este é o caso generoso: a maldição do vencedor, discutida no patamar anterior, ensina que um estudo significativo sobrestima quase sempre o seu efeito, pelo que o poder real da replicação é ainda menor. Numa área em que os estudos decorrem a 54% de poder, 54,5% dos achados são reais e 31,7% replicam-se. Para que uma replicação idêntica tivesse êxito quatro em cada cinco vezes sob a mesma premissa, o original precisaria de p = 0,005, o que garantiria 80,2%.

Percurso de aprendizagem

O que p < 0,05 não promete

Referências (1)
  • The page's model and formula: the positive predictive value of a claimed finding from power, the pre-study odds R and the bias u (Tables 1 and 2), the condition that a finding is more likely true than false when (1 − β)R > α, which the first insight quotes, the definition of u the second insight paraphrases, and Table 4, whose first row is the 'Ioannidis's trial' preset and all nine of whose rows check:compute reproduces: J. P. A. Ioannidis, "Why Most Published Research Findings Are False," PLoS Medicine 2(8): e124, 2005.