Думай «почему?». Причина и следствие как ключ к мышлению - Джудиа Перл

курения и рака улеглись, один крупный парадокс продолжал будоражить умы. Якоб Ерушалми указал на то, что курение матери во время беременности, по всей видимости, шло на пользу здоровью ребенка, если он родился с недостаточным весом. Эта загадка, известная как парадокс веса при рождении, была плевком в лицо нарождающемуся медицинскому консенсусу относительно курения, и его не удавалось удовлетворительно объяснить вплоть до 2006 года — спустя более 40 лет после выхода публикации Ерушалми. Я абсолютно уверен, что это заняло столько времени потому, что язык причинности был недоступен с 1960 по 1990 год.

В 1959 году Ерушалми начал долговременное исследование общественного здоровья, которое собрало пре- и постнатальные данные о более чем 15 тысячах детей в районе залива Сан-Франциско. Эти данные включали также информацию о том, курили ли матери этих детей, а также вес и смертность младенцев в течение первого месяца жизни.

Несколько предыдущих работ уже показали, что дети курящих матерей при рождении весят в среднем меньше, чем дети некурящих, и было бы естественно предположить, что у них и выживаемость должна быть хуже. В самом деле, исследование детей с недостаточным весом (определяемым как менее 5,5 фунтов при рождении) по всей стране показало, что их смертность более чем в 20 раз выше, чем у детей с нормальным весом. Таким образом, эпидемиологи выстроили цепочку причинно-следственных связей: курение → низкий вес при рождении → смертность.

То, что обнаружил Ерушалми, обрабатывая данные, оказалось сюрпризом даже для него самого. Дети курящих матерей действительно были в среднем легче, чем дети некурящих (примерно на 7 унций). Однако дети с недостаточным весом, родившиеся у курящих матерей, выживали лучше, чем дети некурящих из этой же категории. Выглядело это так, будто курение матери на самом деле обладало защитным воздействием.

Если бы нечто подобное нашел Фишер, он бы немедленно во всеуслышание объявил это пользой от курения. Ерушалми, надо отдать ему должное, так себя не повел. Он написал, очень осторожно: «Это парадоксальное открытие вызывает сомнения и противоречит предположению, что курение действует как экзогенный фактор, который взаимодействует с внутритробным развитием плода». Говоря короче, от переменной курение к переменной смертность нет каузального пути.

Современные эпидемиологи полагают, что Ерушалми был неправ. Большинство из них полагает, что курение все-таки увеличивает смертность новорожденных, например, потому, что взаимодействует с переносом кислорода через плаценту. Но как нам примирить эту гипотезу с такими данными?

Статистики и эпидемиологи настаивали на анализе этого парадокса в терминах вероятности и восприятии его как аномалии, свойственной весу при рождении. Оказалось, что это явление имеет слабое отношение к натальной массе, зато четко связано с коллайдерами. Если рассматривать его в этом свете, оно вовсе не парадоксально, а показательно.

На самом деле данные Ерушалми прекрасно согласуются с моделью «курение → низкий вес при рождении → смертность», если добавить к ней кое-что еще. Курение действительно причиняет вред, являясь причиной низкого веса при рождении, однако некоторые другие причины этого, такие как серьезные или угрожающие жизни генетические аномалии, приносят гораздо больше вреда. Низкому весу при рождении у данного конкретного ребенка есть два объяснения: его мать могла курить или же повлияла одна из этих прочих причин. Если мы узнаем, что его мать курила, эта информация вполне объясняет низкий вес и, следовательно, снижает вероятность серьезного нарушения развития. Но, если мать не курила, у нас есть гораздо более серьезное свидетельство в пользу того, что причина низкого веса — это нарушения развития, и дальнейший прогноз для ребенка становится мрачнее.

Как и раньше, с каузальной диаграммой все становится понятнее. Когда мы подключаем новые допущения, она начинает выглядеть как на рис. 31. Мы видим, что парадокс веса при рождении — это прекрасный пример ошибки оценки, возникающей при коллайдере. Переменная, к которой сходятся пути, — это, собственно, вес при рождении. Если мы берем только детей с низкой натальной массой, мы вводим поправку по этой переменной. Это открывает черный ход между курением и смертностью по схеме «курение → низкий вес при рождении ← нарушения внутриутробного развития → смертность». Этот путь — некаузальный, потому что одна из стрелок направлена не в ту сторону. Однако он вызывает ложную корреляцию между курением и смертностью и смещает нашу оценку реальной (прямой) причинно-следственной связи «курение → смертность». На самом деле, здесь он смещает оценку так сильно, что курение даже кажется благотворным.

Красота каузальных диаграмм в том, что они делают источник ошибки очевидным. Без этих диаграмм эпидемиологи спорили об этом парадоксе 40 лет. На самом деле этот случай обсуждается до сих пор: в «Международном журнале эпидемиологии» за октябрь 2014 года содержится сразу несколько статей на эту тему. Одна из них, написанная Тайлером ВандерВиле из Гарварда, четко расписывает объяснение парадокса и приводит точно такую же диаграмму, как та, что приведена ниже.

Рис. 31. Каузальная диаграмма для парадокса веса при рождении

Конечно, эта диаграмма слишком упрощена и не описывает все детали взаимосвязей курения, веса при рождении и младенческой смертности. Тем не менее принцип смещения оценки при коллайдере очень действенен. В этом случае смещение было обнаружено потому, что наблюдаемое явление было слишком уж неправдоподобно, но только представьте себе, насколько часто смещение при коллайдере остается незамеченным, потому что не противоречит теории.

Страстные дебаты: наука против культуры

Уже после того, как я начал работать над этой главой, мне предоставился случай связаться с Алленом Вилкоксом, эпидемиологом, чье имя, пожалуй, вспоминается первым в связи с этим парадоксом. Он задал очень неудобный вопрос про диаграмму на рис. 31: откуда мы знаем, что низкий вес при рождении — это действительно прямая причина смертности? Он считает, что на самом деле врачи всегда интерпретировали малую натальную массу неверно. Поскольку он сильно связан с младенческой смертностью, врачи полагают его причиной. В действительности эта связь может полностью обусловливаться конфаундерами (представленными как «нарушения развития» на рис. 31, хотя Вилкокс рассматривает вопрос как более общий).

По поводу аргумента Вилкокса имеет смысл сделать два замечания. Во-первых, даже если мы удаляем стрелку вес при рождении → смертность, коллайдер остается. Таким образом, каузальная диаграмма продолжает успешно объяснять парадокс веса при рождении. Во-вторых, каузальная переменная, на которой были сосредоточены исследования Вилкокса, — не курение, а раса. А расовые вопросы по-прежнему вызывают страстные споры в нашем обществе.

Оказывается, тот же самый парадокс веса при рождении, что у детей курильщиц, наблюдается и у чернокожих матерей. У последних дети с недостаточным весом рождаются чаще, чем у