Tieteen merkitys on noussut mm. Kaijuleiden keskustelufoorumilla usein esille, kun on mietitty ihmisten arkipäivän kokemusten ja tieteen suhdetta. Erityisesti silloin, kun nämä kaksi näkökulmaa vaikuttavat poikkeavan toisistaan. Tämän tekstin tavoitteena on auttaa lukijaa ymmärtämään, mitä tiede on ja miten tieteellistä tietoa kerätään.

”All of science is nothing more than the refinement of everyday thinking.”

Mitä tiede ja tutkimus ovat?

Tieteellä vaikuttaa olevan huono maine monien ihmisten keskuudessa. Se nähdään norsunluutornissa tapahtuvana valkoisten laboratoriohiirten teoreettisena tutkimuksena. Luultavasti koulu on yksi tekijä tämän taustalla: itse en muista tiedeaineiden lukiossakaan käyneen läpi varsinaisia tieteellisiä menetelmiä tai niiden merkitystä. Valmistuttuani maisteriksi en edelleenkään ymmärtänyt tieteen filosofiaa niin syvällisesti, kuin olisi suotavaa. Toisaalta tieteenharjoittajat eivät itsekään ole aina taitavia tuomaan omia saavutuksiaan esiin kansankielisinä.

Lemmikin omistajalle tieteen löydökset ovat kuitenkin lähempänä kuin voisi kuvitella. Lemmikin sairastuessa se viedään eläinlääkärille, jossa sitä hoidetaan eläinlääketieteen kautta kertyneen tiedon avulla. Eläinlääketiede ei kuitenkaan ole ainoa tieteen osa-alue, joka pystyy auttamaan lemmikin omistajaa.

Wikipedian artikkelissa tiede määritellään seuraavalla tavalla:

”Tiede tarkoittaa todellisuuden ilmiöiden ja niiden välisten suhteiden järjestelmällistä ja arvostelevaa tutkimista sekä sen avulla saatua tietojen jäsentynyttä kokonaisuutta. Tieteellinen tutkimus on järjestelmällistä ja järkiperäistä uuden tiedon hankintaa.”

Tieteellinen tutkimus ei pohjimmiltaan ole niin monimutkainen asia, kuin jotkut sen menetelmät voivat antaa ymmärtää. Yksinkertaistettuna kyseessä on pyrkimys ymmärtää ympäröivää maailmaamme ja selittää sen toimintaa havaintojen pohjalta.

Tarkastellaan asiaa esimerkin kautta, jossa henkilö on syytettynä murhasta. Jotta syytön ihminen ei joutuisi vankilaan, joudutaan tähän syyllisyys todistamaan niin, ettei epäilystä tästä jää. Tätä varten poliisi kerää todisteita, joiden pohjalta syyllisyydestä päättävä taho voi tehdä päätöksensä. Koska murhatutkimusta on tehty aikaisemminkin, tietää poliisi, mitä asioita kannattaa tutkia ja mitkä asiat ovat selkeitä merkkejä syyllisyydestä: esimerkiksi syytetyn sormenjäljet murha-aseessa voisi olla yksi raskauttava tekijä.

Tiede ei poikkea tästä paljoa: tieteilijä tekee hypoteesin (hypoteesi on tieteessä ns. opittu arvaus, kun taas teoria on jo vähintään suhteellisen hyvin testattu väite; teorioitakin on eritasoisia), kerää sitä varten todisteet ja esittää nämä todisteet tieteelliselle yhteisölle. Tieteellinen yhteisö tarkastelee näitä todisteita ja tekee tämän pohjalta omat päätökset. Tämä ”tieteellinen yhteisö” ei ole salaseura, vaan kuvaa saman tieteenalan tutkijoita ympäri maailmaa. Mutta kuten poliisin tutkimuksen kohdalla, tieteelliselläkin yhteisöllä on jo kokemusta siitä, mitkä todisteet kyseisellä tieteenalalla ovat riittäviä.

Miten pyrkisit todistamaan lääkkeen toimivuuden? Lähtökohta on yksinkertainen: jaat kokeessa käytettävät ihmiset kahteen ryhmään, joista toinen saa lääkettä ja toinen ei. Näin pystyt vertailemaan lääkkeen vaikutusta ryhmään, joka ei ole saanut lääkettä. Ryhmien on oltava riittävän suuret, jotta tulokset olisivat luotettavia ja yksilöiden erot voitaisiin kitkeä pois (toinen voi parantua nopeammin kuin joku muu ja joku paranee ilman lääkettä). Samoin satunnaisuus on tärkeää, jotta toiseen ryhmään ei valikoidu liikaa tietyn ominaisuuden omaavia henkilöitä: jos tutkittaisiin syöpien määrää vuosien ajan ja toisessa ryhmässä olisi merkittävästi enemmän tupakoitsijoita, olisi luultavaa, että tässä ryhmässä syövät olisivat yleisempiä.

Lääketieteellisessä tutkimuksessa on kuitenkin havaittu ns. ”lumevaikutus”. Jos ihminen uskoo lääkkeen vaikuttavan (vaikka kyseessä olisi vain sokeripilleri), se voi auttaa potilasta ainakin tuntemaan itsensä paremmaksi. Tästä syystä toiselle ryhmälle annetaan lumelääkkeitä ja toiselle oikeita lääkkeitä. Koska tutkimuksen kohteet luulevat saaneensa oikeaa lääkettä, voidaan vaikutuksia vertailla näiden ryhmien välillä. Myöskään lääkkeitä potilaille jakava henkilö ei tiedä, antaako hän oikeaa lääkettä vai ei; näin eliminoidaan mahdolliset ulkopuoliset vaikutukset (kuten se, että lääkkeen jakava ihminen suhtautuisi eri tavalla eri ryhmien jäseniin). Kyseistä menetelmää kutsutaan kaksoissokkouttamiseksi, josta on tullut tämän kaltaisissa kliinisissä tutkimuksissa vakiintunut menetelmä.

Eläimillä edellä mainittua lumevaikutusta ei tietenkään ole, sillä ne eivät ymmärrä saavansa lääkettä. Lemmikin omistaja voi kuitenkin kuvitella parannusta tapahtuneen, jos haluaa uskoa siihen. Näin kokeissa on pystyttävä sopimaan, mitkä merkit tarkoittavat parantumista. Joskus se voidaan testata esimerkiksi verikokeella (kuten tulehdusarvot), mutta varsinkin käyttäytymiseen liittyvissä tilanteissa (kuten kipeän jalan parantuminen) on pystyttävä luomaan luotettava mittari sille, mitä paraneminen tarkoittaa.

Edellä mainitut asiat ovat vain muutama esimerkki siitä kertyneestä kokemuksesta, joiden pohjalta tieteellinen yhteisö pystyy suunnittelemaan koejärjestelyitä ja osaa sanoa, millaiset todisteet hypoteesia tukevat. Jos tieteellinen yhteisö tyrmää jonkin tutkimuksen, taustalla ovat yleensä ongelmat koejärjestelyissä. Esimerkiksi monia ns. ”vaihtoehtoishoitoja” tutkittaessa niitä puoltavat kokeet ovat järjestäen huonolaatuisia (ei tuplasokkoutusta, pienet ryhmät, ei satunnaisuutta, muita tulokseen vaikuttavia ulkopuolisia tekijöitä ei ole suljettu pois jne.), kun taas näistä tehdyt laadukkaat tutkimukset eivät puolla tällaisen hoidon käyttöä.

Miten osoittaisit käsinruokinnan vaikutukset lintuun? Millaiset todisteet olisivat sinulle riittäviä todistamaan käsinruokinnan haitalliset vaikutukset? Ensiksi on päätettävä, halutaanko tutkia fyysisiä vaikutuksia vai vaikutusta käyttäytymiseen. Jos tutkitaan fyysistä vaikutusta, voidaan ottaa kaksi riittävän suurta ryhmää saman lajin poikasia: toisen ryhmän saavat ruokkia emot ja toinen käsinruokitaan. Ryhmien on oltava riittävän suuria, jotta yksilöiden erot tasoittuvat ja voidaan verrata ryhmien keskiarvoja. Tämän jälkeen verrataan tuloksia: ovatko esimerkiksi toisen ryhmän poikaset pienempiä kuin toisen. Tätä tutkittiin kahdella lajilla Loro Parquessa kahdella lajilla (Ara rubrogenys ja Pyhurra p. perlata), jossa havaittiin, että käsinruokitut poikaset kasvoivat emojen ruokkimia poikasia hitaammin [1].

Käyttäytymisen tutkiminen taas on haastavampaa, sillä ihmisten itse antamat kuvaukset omien lintujensa käyttäytymisestä eivät ole yleensä riittävän tarkkoja eivätkä vertailukelpoisia. Mutta entä jos näitä ihmisiä käytäisiin haastattelemassa henkilökohtaisesti heidän kotonaan, lintujen elintilassa, jossa voisi myös varmistaa, että eri ihmisten kertomukset ovat vertailukelpoisia? Valittaisiin yksi laji, etsittäisiin riittävästi sen lajin edustajia ja vertailtaisiin eri ryhmien (käsinruokitut vs. emojen ruokkimat) käyttäytymistä, kuten aggressiivisuutta. Näin aihetta tutkittiin Iso-Britanniassa 103 vähintään kolmevuotiaan harmaapapukaijan avulla, jossa käsinruokituilla harmaapapukaijoilla havaittiin enemmän käyttäytymisongelmia [2]. Erot eri ryhmien väillä olivat tutkijoiden mukaan tilastollisesti merkitseviä.

Kaksi tutkimusta ei vielä tarkoita, että asiasta voitaisiin olla varmoja. Mutta papukaijoilla on tehty muutamia muitakin tutkimuksia. Myös monilla muilla lajeilla on tehty vastaavia tutkimuksia, joiden tulokset ovat olleet samansuuntaisia: poikasen vieminen pois emojen luota liian aikaisin on sen kannalta haitallista. Näiden pohjalta voidaankin sanoa, että nykytietämyksen valossa käsinruokinta antaa poikaselle huonommat lähtökohdat elämään, jonka takia sitä ei suositella. Tähän tulokseen on päätynyt mm. käyttäytymistieteilijä Rebecca Fox artikkelissaan [3].

Tieteen ja tutkimuksen periaatteet eivät siis ole monimutkaisia: pyritään keräämään luotettavia todisteita ja havaintoja meitä ympäröivästä maailmasta.

Vertaisarviointi ja toistettavuus tieteen selkärankana

Kukaan ei väitä, että tiede olisi absoluuttisen oikeassa: tiedettä tekevät ihmiset ja ihmisillä on omia agendoja sekä he tekevät virheitä. Samoin ymmärrys ja menetelmät kehittyvät ajan mittaan. Tieteellisessä menetelmässä on kuitenkin erilaisia käytäntöjä, joilla pyritään minimoimaan virheellisten tulkintojen määrää. Näiden ansioista varsinkin usein toistettu laadukas tieteellinen tutkimus voidaan nähdä luotettavana tiedon lähteenä.

Vertaisarvioinnissa muut saman alan tieteenharjoittajat arvioivat tutkimuksen menetelmiä ja tuloksia. Ensimmäinen arviointi tapahtuu yleensä ennen kuin tutkimus julkaistaan alan julkaisussa; tämä karsii huonolaatuisimmat tutkimukset pois. Tämän lisäksi julkaistuja tutkimuksia arvioidaan monesti hyvin tarkasti ja niiden puutteet tuodaan nopeasti esiin.

Lisäksi tutkimuksen ja sen tulosten on oltava toistettavissa. Tätä varten myös tutkimuksessa käytetyt menetelmät on kerrottava riittävän tarkasti. Jos toinen itsenäinen yksikkö ei pysty toistamaan tuloksia samoilla menetelmillä, ei niitä voida pitää luotettavina, vaan tuloksiin on luultavasti vaikuttanut jokin tuntematon tekijä.

Toistettavuuteen liittyy myös se, miten pitkään jotain asiaa on tutkittu. Jos poliisi on vasta aloittanut edellä mainitun murhatutkimuksen ja löytänyt yhden todisteen, ei se välttämättä ole vielä kovin vahva todiste syyllisyydestä. Mutta jos tutkimusta on tehty jo pitkään ja kaikki tutkitut seikat osoittavat syyllisyyttä, voidaan sitä pitää suhteellisen varmana. Samoin tieteessä: jos vuosikausien aikana tehdyt tutkimukset osoittavat kaikki samaan suuntaan, voidaan todisteita pitää jo suhteellisen vakuuttavina.

Tiede on myös itse itseään korjaavaa. Jos joku esittää riittävän selkeät päinvastaiset todisteet aiheesta (tai pystyy perusteellisesti kyseenalaistamaan aiheesta tehdyn tutkimuksen), voidaan näkemyksiä joutua muuttamaan. Tämä ei kuitenkaan ole niin yleistä, kuin voisi kuvitella. Jos aihepiirin taustalla on jo vuosikymmenien tutkimus, ei kannata jäädä odottamaan, että jokin uusi tutkimus kaataisi jalan täysin nykyisten käsitysten alta.

Jos aihepiirin taustalla on jo vuosikymmenien tutkimus, ei kannata jäädä odottamaan, että jokin uusi tutkimus kaataisi jalan täysin nykyisten käsitysten alta.

Jos haluamme sanoa pakolla käsittelyn (ja muiden pelottavien tilanteiden, joilta lintu ei pysty pakenemaan) heikentävän lemmikkilintujen hyvinvointia, todisteeksi ei riitä vielä se, että yhden tutkijan mielestä valkoinen laboratoriohiiri katsoi häntä vihaisesti, kun hän piti sitä hetken väkisin kiinni. Tarvitaan toistettavat tutkimusmenetelmät, selkeät kriteerit sekä riittävästi tutkimusta.

Tarvitaan toistettavat tutkimusmenetelmät, selkeät kriteerit sekä riittävästi tutkimusta.

Opitun avuttomuuden tutkimuksen juuret ovat 1967 vuoden tutkimuksessa [4], jossa tutkittiin ahdistavien tilanteiden vaikutusta koirien käyttäytymiseen [5]. Tämä vanha tutkimus ei nykykäsityksen mukaan olisi varmastikaan eettistä eläinten kohtelua, mutta antaa hyvän kuvan ilmiöstä.

Tutkimuksessa oli mukana kolme ryhmää koiria valjaissa. Ensimmäinen ryhmä sai sähköshokkeja, jotka ne pystyivät lopettamaan vipua painamalla (ja oppivat tämän nopeasti). Toinen ryhmä sai sähköshokkeja, mutta ryhmän jäsenet eivät pystyneet vaikuttamaan tähän mitenkään. Tämän ryhmän koirissa havaittiin vastaavia merkkejä, kuin masennuksessa. Kolmannen ryhmän koirat olivat valjaissa ilman sähköshokkeja. Toisessa osassa tutkimusta koirat pystyivät pakenemaan sähköshokkeja helposti hyppäämällä matalan esteen yli. Ensimmäisen ja kolmannen ryhmän koirat pakenivat niitä nopeasti, mutta toisen ryhmän koirat (jotka eivät voineet vaikuttaa sähköshokkeihin) jäivät usein vain paikoilleen inisemään: ne eivät siis edes yrittäneet paeta tätä kivuliasta tilannetta.

Tämän jälkeen opittua avuttomuutta on tutkittu myös monilla muilla lajeilla ja vaikutukset ovat olleet vastaavia. Tällaisten tilanteiden on havaittu aiheuttavan jopa fyysisiä vaikutuksia, kuten immuniteetin heikkenemistä. [6] Lisäksi lisäämällä eläinten mahdollisuutta vaikuttaa ympäristön merkittäviin tapahtumiin parantaa niiden elämänlaatua, kun taas tällaisten valinnanvapauksien puutteen on todettu heikentävän sitä [7]. Seuraavassa artikkelissa käsitellään tarkemmin sitä, miten tämän pohjalta pystytään selittämään joitain ”maalaisjärjellä” muulta ilmiöltä vaikuttavia asioita lemmikkilintuharrastuksessa.

Entä tuleva tutkimus?

Joskus kuulee sanottavan, ettei tieteellisen tutkimuksen tuloksia kannata ottaa tosissaan, koska kohta kuitenkin tulee jokin uusi tutkimus, joka kumoaa edellisen. Tätä tapahtuukin joillain aloilla (erityisesti ihmisen ravintosuositukset ja joidenkin aineiden terveellisyys vaikuttavat muuttuvan jatkuvasti), mutta löytyy myös paljon muita esimerkkejä. Tosin näilläkään aloilla uusi tutkimus harvoin kumoaa kaikkea tehtyä pohjatutkimusta, vaan suositukset liittyvät ennemminkin johonkin tiettyyn yksittäiseen alueeseen.

Painovoima toimii tässä hyvänä esimerkkinä: kouluissa opetetaan vielä Newtonin lakeja, jotka ovat lähtöisin jo 1600-luvulta. Tällä ei kuitenkaan pystytty selittämään kaikkia havaintoja (kuten Merkuriuksen radan kiertymistä Auringon ympäri), jonka taas selitti Einsteinin suhteellisuusteoria 1900-luvulla. Tämä ei kuitenkaan ”kaatanut täysin pöytää” ja Newtonin lait ovat edelleen valideja selittämään arkipäivän ilmiöitä; niitä opetetaan edelleen myös kouluissa. Mutta tutkittaessa ääriolosuhteiden ilmiöitä, kuten liikuttaessa lähes valon nopeudella tai voimakkaiden painovoimakenttien läheisyydessä, turvaudutaan suhteellisuusteoriaan. Einsteinin suhteellisuusteoriakaan ei riitä selittämään painovoiman käyttäytymistä esimerkiksi mustissa aukoissa, joten tutkitaan edelleen. Silti suhteellisuusteoria pystyy selittämään ja ennustamaan valtavan määrän erilaisia asioita havaitsemastamme maailmasta ja sen pohjalta on tehty myös paljon käytännön sovelluksia.

Ei myöskään tarvitse pelätä, että mullistavat tulokset jäisivät julkaisematta. Jonkin tieteenalan merkittävä uusi löydös toisi sen löytäjille luultavasti alan Nobelin palkinnon tai merkittävästi julkisuutta muussa muodossa. Tämä voisi tarkoittaa myös apurahoja sekä etenemistä akateemisella uralla.

Eläinten oppimisen tutkimuksella on juuret 1900-luvun alussa (Pavlovin klassinen ehdollistuminen) sekä 1930-luvulla (Skinnerin välineellinen ehdollistuminen). Voidaankin sanoa, että kaikki eläimet oppivat omien kokemustensa kautta [8]. Nykyisin pyritään tutkimaan myös eläinten kognitiivista oppimista (mitä tapahtuu eläimen pään sisällä sen oppiessa). Tämä tuskin kuitenkaan muuttaa välineellisen ehdollistumisen periaatteita (jotka on todettu lukuisia kertoja tutkimuksessa sekä käytännössä) siitä, että eläin muuttaa käyttäytymistään tulevaisuudessa sen oman toiminnan tulosten pohjalta: jos jokin asia on sen kannalta tekemisen arvoista, se tulee tekemään sitä lisää tulevaisuudessa. Jos joku siis varoittaa, että huutavan yksinäisen linnun huomioiminen voi todennäköisesti lisätä huutamista (riippuen tietenkin siitä, kokeeko lintu ihmisen läsnäolon hyvänä asiana), ei kannata sivuuttaa sitä olankohautuksella. Mutta ehkä kognitiivisen oppimisen ymmärtäminen auttaa meitä soveltamaan näitä periaatteita entistä tehokkaammin.

Yhteenveto

Tieteessä pyritään selvittämään mahdollisimman objektiivisesti havaitsemaamme todellisuutta ja sen ilmiöitä. Nykyinen tieteen käsitys on paras käytettävissämme oleva ymmärrys tietystä asiasta. Ennen kuin tätä ymmärrystä lähtee kyseenalaistamaan, kannattaa miettiä, millaisia todisteita tämän ymmärryksen taustalla on. Joskus käsitykset voivat muuttua, mutta täydellinen myllerrys ei ole kovin todennäköinen vaihtoehto; varsinkaan aloilla, joiden taustalta löytyvät vuosikymmenien tutkimukset.

Tämä teksti auttaa ymmärtämään hieman paremmin tiedettä ja tieteen harjoittamista. Se ei tietenkään ole kattava tarkastelu tieteen harjoittamisesta ja sivuuttaa monia tärkeitä asioita.

• Avoimuus tulosten ja käytettyjen menetelmien suhteen
• Satunnaisuus, riittävän suuret ryhmät ja tuplasokkoutus (tietyillä aloilla)
• Toistettavuus

• Carl Saganin ”Demon-Hauted World” on parhaita klassikkoja englantia osaaville. Kirja esittelee mielenkiintoisella tavalla monia tieteeseen liittyviä ilmiöitä. Suosittelen aiheesta kiinnostuneille.
• ”Paholaisen asianajaja – Opaskirja skeptikoille” on hieman vastaava teksti suomeksi ja on luettavissa Internetistä ilmaiseksi
• Susan Friedmanin artikkeli ”He Said, She Said, Science Says” käsittelee aihepiiriä ja on käännetty myös suomeksi: Hän sanoi, he sanoivat, tiede sanoo.

1. Navarro, A. & Castanon I: Comparative study of the growth rates of hand-raised and parent-raised psittacids in Loro Parque Fundacion; 2001; Cyanopsitta 60
2. Rachel Schmid, Marcus Georg Doherr, Andreas Steiger: The influence of the breeding method on the behaviour of adult African grey parrots (Psittacus erithacus); 2005; Applied Animal Behaviour Science
3. Fox, Rebecca: Hand-Rearing: Behavioral Impacts and Implications for Captive parrot Welfare; 2006; Manual of Parrot Behavior (Blackwell Publishing)
4. Wikipedia (9.12.2010), http://en.wikipedia.org/wiki/Learned_helplessness
5. Seligman, M.E.P. and Maier, S.F.: Failure to escape traumatic shock; Journal of Experimental Psychology, 1967, 74
6. Susan G. Friedman: He Said, She Said, Science Says; Good Bird Magazine, Spring 2005 1-1
7. Susan G. Friedman: He Said, She Said, Science Says; Good Bird Magazine, Spring 2005 1-1
8. Phoebe Greene Linden & S.G. Friedman: How Parrots Learn to Behave; Published in Bird Talk, May 2003