Возьмем, к примеру, Корину Логан, чья работа сосредоточена на когнитивных способностях длиннохвостого дрозда, члена семейства черных дроздов. Младший научный сотрудник Центра изучения разума SAGE Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, когда она проводила свое исследование, Логан стремилась найти способ точно определить размер мозга живых граклов, измерив их головы, а не внутреннюю часть их черепа.Вместо этого она обнаружила, что метод, который биологи и другие ученые использовали для сравнения размеров мозга у разных видов, не подходит для изучения индивидуальных различий внутри вида, особенно этого вида. Ее выводы, полученные при поддержке Программы грантов Уэйтта Национального географического общества, опубликованы в научном журнале PeerJ.
«Людям нравится изучать размер мозга», — сказал Логан, в настоящее время научный сотрудник отделения зоологии Кембриджского университета в Леверхалме. «Это огромная тема. И растет интерес к тому, как размер мозга варьируется у разных видов, что может сказать нам, какие факторы способствуют эволюции большого мозга ».Логан продолжил, чтобы понять, что происходит внутри вида, нужно знать, как измерить его мозг.
И если вы хотите изучать дикие виды, не убивая своих подопытных, вы должны придумать способ измерить их мозг, не вынимая их из соответствующих черепов.«Это то, что я пыталась сделать — изучать их в дикой природе после измерения, чтобы я могла видеть, влияет ли размер их мозга на их поведение или количество потомства, которое они имеют», — объяснила она. «Я пытался измерить размер мозга, не измеряя фактический мозг».
Итак, Логан и соавтор Кристин Палмстром, студентка бакалавриата по биологии, когда проводилось исследование, приобрели черепа из музеев и измерили их двумя способами: они использовали компьютерную томографию для измерения объема внутренней части мозговой коробки и использовали штангенциркуль для Измерьте внешний череп.
Они сканировали черепа, а затем использовали компьютерное программное обеспечение для расчета эндокраниального объема, который, по словам Логана, является обычным показателем размера мозга. КТ была более точным методом расчета эндокраниального объема, с которым они сравнивали измерения длины, ширины и высоты, сделанные с помощью штангенциркуля.«Если внешние измерения черепа достаточно хорошо совпадают с объемами компьютерной томографии, то мы могли бы использовать методы компьютерной томографии или кавернометра как взаимозаменяемые», — сказал Логан.
Они этого не делают.По словам Логана, невозможно приблизительно определить размер мозга с помощью внешнего измерения черепа, потому что он сильно варьируется в пределах этого вида. Это было удивительно для нее на нескольких уровнях. «Во-первых, я была удивлена, что внешние измерения черепа не точно предсказывали фактические эндокраниальные объемы», — сказала она. «Но я также был удивлен, что было так много различий, особенно у мужчин».Ученые обычно не публикуют отрицательные результаты, то есть не находят то, что ищут, но в этом случае неожиданный результат Логана весьма интересен.
Она продемонстрировала, что коэффициент корреляции продукта-момента Пирсона, который обычно используется для измерения степени, в которой две переменные связаны друг с другом (например, два косвенных показателя размера мозга), не является правильным тестом для применения к этим данным. Она отметила, что при этом не учитываются различия в отдельных точках данных, что и было целью исследования.«Люди видят« значительную корреляцию »между двумя наборами измерений и думают, что это работает», — сказал Логан. «Но часто это не очень тесная корреляция.
Существует чрезмерная зависимость от любого уровня корреляции, если она значительна ».Поэтому Логан решил попробовать другой анализ, чтобы подтвердить — или нет — насколько хорошо внешние измерения черепа соответствуют расчетам эндокраниального объема. Ее вопрос: если вы собираете данные из новых черепов, насколько хорошо эти внешние измерения черепа будут предсказывать эндокраниальный объем с помощью метода компьютерной томографии, если вы на самом деле не проводите компьютерную томографию черепа?Я обнаружила, что если вы вставите новое число, вы не сможете отличить его от других чисел в наборе данных, потому что интервалы прогнозирования для большинства точек данных перекрываются друг с другом », — сказала она. — Значит, внешние измерения черепа бесполезны.
Они не говорят нам, каков на самом деле размер их мозга ». Результаты, добавила она, подчеркивают важность проверки и явной количественной оценки предсказательной точности прокси размера мозга для каждого вида и пола.По словам Логана, ученые больше не могут принимать как должное то, что ранее считалось точным и правильным. «Статистические методы в биологии сейчас находятся в постоянном движении», — сказала она. «Люди переходят от использования статистики, основанной на p-значениях, таких как корреляция Пирсона, к методам, которые позволяют взглянуть на более тонкие детали эффектов, возникающих в наборе данных».
По словам Логана, ключом к успеху этого исследования стал Центр биоразнообразия и экологического восстановления UCSB Cheadle Center for Biodiversity and Ecological Restoration (CCBER), который сохраняет и управляет множеством коллекций естественной истории, включая растения, животных, водоросли и диатомовые водоросли. Этот «удивительный ресурс», как она его описала, позволил Палмстрому собрать необходимые данные для исследовательского проекта. А для этого ей потребовалось достаточно большое количество целых черепов этого вида, которых нет в Калифорнии.«Кристин работала волонтером в CCBER и обнаружила, что они могут позаимствовать образцы из других музеев», — сказал Логан.
В этом случае CCBER позаимствовал черепа гракле из Музея биологии Юго-Запада в Альбукерке, штат Нью-Мексико, и Института биоразнообразия Канзасского университета, чтобы дополнить размер выборки, в которую также вошел череп из Музея естественной истории Санта-Барбары.«Так что Кристин ждала прибытия черепов, а затем отправлялась в CCBER, чтобы измерить их», — продолжил Логан. «Менеджер по коллекциям Мирейя Беас-Мойкс все сделала и помогла нам найти еще черепа.
Обычно долларов на исследования мало, и ни у кого нет ресурсов, чтобы предложить подобную помощь, но CCBER оказал огромную поддержку ».В своей работе Логан изучает живых птиц, а не скелетов, но, по ее словам, «работа с музейными образцами может решить для меня действительно важную часть головоломки».