Diseños unifactoriales

Son propios de aquellas situaciones en las que solo se manipula una variable independiente. Puede haber tantos grupos como condiciones (diseños intergrupos) o un solo grupo al que se le aplican todos los tratamientos (diseños intragrupo).

Diseños unifactoriales intergrupos

Se caracterizan porque los grupos están formados por diferentes participantes y estudian la magnitud de la influencia de un factor o variable independiente sobre una, o más de una, variable dependiente a través de las diferencias entre los grupos. Al menos debemos tener dos grupos, coincidiendo con el número mínimo de condiciones experimentales que se deben dar (aunque sea presencia y ausencia de la VI), y dichos grupos deben ser equivalentes. En función de la técnica de control que se utilice en la formación de los grupos (aleatorización, bloqueo) estos diseños se clasifican en diseños de grupos aleatorios y en diseños de bloques al azar.

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Diseños Unifactoriales Intergrupos.
Diseños de grupos aleatorios

Se comprueba el influjo de una variable independiente con dos (diseño de dos grupos aleatorios) o más niveles (diseño multigrupo), sobre una o más de una variable dependiente. La variable dependiente se puede medir solo después de la aplicación del tratamiento, o una vez antes
del tratamiento y otra después.

Diseño de dos grupos aleatorios solo con medida postratamiento

Es el más básico, puede constar de un grupo experimental (o grupo tratado) al que se le aplica el tratamiento y uno de control (o grupo no tratado) al que no se le aplica el tratamiento o se le aplica un placebo. También se pueden comparar dos valores de la variable independiente diferentes de cero.

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Representación simbólica del diseño de dos grupos aleatorios con medida postratamiento y grupo control. A y B corresponden a la denominación que se le da a cada grupo; X es el tratamiento, cuando existen varios tratamientos se indican con subíndices (cada subíndice coincide con la denominación del grupo); y O es la medida de la variable dependiente, y también se indica con un subíndice que coincide con el grupo donde se ha tomado dicha medida.

A la hora de elegir la prueba estadística más adecuada para analizar los datos tenemos que tener en cuenta, además del tipo de diseño y del nivel de medida de la variable dependiente, los requisitos y restricciones de las pruebas paramétricas.

Diseño de dos grupos aleatorios con medidas pre y postratamiento

En este diseño se toman dos medidas en cada uno de los grupos, una antes y otra después de la aplicación del tratamiento. En un estudio, cuando la muestra es muy heterogénea y/o muy pequeña, aunque hayamos formado los grupos por asignación aleatoria nos puede quedar la duda de si estos son inicialmente equivalentes; cuando esto sucede o simplemente cuando nos interesa comprobar que los grupos son homogéneos en la variable de interés es conveniente, una vez formados los grupos, tomar una medida de la variable dependiente o de una
variable muy relacionada con ella antes de aplicarles el tratamiento. A esta medida se le denomina medida pretratamiento. Además de comprobar la equivalencia de los grupos, esta medida también puede servir, cuando se evalúa la misma variable dependiente, para comparar dentro de cada grupo si hay diferencias en los valores de la variable dependiente antes y después del tratamiento. No obstante, a la hora de elegir este diseño es necesario tener en cuenta la amenaza a la validez de repetición de pruebas y sopesar los beneficios de la medida pre, con los riesgos de esa posible contaminación de los resultados.

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Representación simbólica del diseño de dos grupos aleatorios con medidas pre y postratamiento y dos grupos experimentales. Representación simbólica cuando se utilizan dos niveles diferentes de la variable independiente distintos de cero y por lo tanto consta de dos grupos experimentales en lugar de un grupo experimental y otro control.
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Comparaciones inter e intragrupo en diseños con medidas pre y post. Las flechas verticales (flechas azules) indican contrastes entre grupos (medidas independientes) y las flechas horizontales (flechas negras) indican contrastes intragrupos (pre y post
de cada grupo, y por tanto, medidas dependientes o relacionadas, porque proceden de los mismos participantes).

De cara a la elección del estadístico de contraste, para el análisis de datos, es importante tener en cuenta que según qué comparación hagamos, estamos utilizando medidas independientes o medidas dependientes o relacionadas. La estructura de este diseño nos permite explotar los datos haciendo diferentes comparaciones que, a su vez, cumplen funciones diversas:

  1. Para comprobar la equivalencia de los grupos comparamos las dos medidas pretratamiento OA1 con OB1.
  2. Para ver el cambio que se ha producido por la influencia del tratamiento dentro de cada grupo (si se ha utilizado la variable dependiente para tomar la medida pre) comparamos sus respectivas medidas pre con sus medidas post: OA1 con OA2 y OB1 con OB2.
  3. Para contrastar la hipótesis hay que comparar las medidas postratamiento OA2 con OB2 de los dos grupos.

Diseño multigrupo

El diseño multigrupo es una extensión del diseño de dos grupos, en el que se utilizan tres o más tratamientos y nos da información, además de la magnitud del efecto, sobre el tipo de relación funcional (lineal, curvilínea, etc.) entre las variables objeto del estudio. Este tipo de diseño puede tener medidas solo postratamiento o medidas pre y postratamiento.

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Representación simbólica del diseño multigrupo solo con medida postratamiento y grupo control con placebo.

En el análisis de datos del diseño multigrupo sólo con medidas postratamiento podemos utilizar, entre otras pruebas, un análisis de varianza (ANOVA) unifactorial de medidas independientes. En el caso del diseño multigrupo con medidas pre y postratamiento, para hacer la comparación de las medidas postratamiento se puede utilizar también un análisis de covarianza (ANCOVA) usando la medida pretratamiento como variable covariada (o covariante). Además se puede realizar un análisis de varianza (ANOVA) unifactorial de medidas relacionadas para ver si hay diferencias intragrupo (entre la medida pre y postratamiento en cada uno de los grupos), siempre que el nivel de medida de los datos y el objetivo del estudio lo permita.

Diseños de bloques aleatorios
McGuigan (1996). La elección de la variable de bloqueo se puede basar en la información proporcionada por investigaciones previas que muestren la relación entre esta y la variable dependiente de nuestro estudio o realizando un estudio piloto en el que se tomen medidas de las dos variables y se calcule la correlación entre ellas.

En algunas situaciones la asignación aleatoria es un procedimiento de control insuficiente para garantizarnos la equivalencia inicial de los grupos. Esto puede ocurrir cuando la población es muy heterogénea, la muestra de la que disponemos es pequeña o sospechamos de la existencia de una variable extraña que pueda influir en la variable dependiente. En estas ocasiones, es preferible usar la técnica de bloques homogéneos o técnica de bloqueo en lugar de la técnica de asignación aleatoria, en la formación de los grupos. La técnica de bloqueo consiste en agrupar a los participantes en subgrupos o bloques, en función de sus valores en una variable, denominada variable de bloqueo, que será una posible variable potencialmente contaminadora (extraña) muy relacionada con la variable dependiente o incluso la misma variable dependiente. Con este procedimiento, los participantes de un subgrupo o bloque son todos similares entre sí y diferentes a los participantes de otro bloque en una determinada característica (variable de bloqueo). Cada bloque o subgrupo debe tener preferiblemente una cantidad de participantes igual o múltiplo del número de condiciones experimentales o tratamientos, con el fin de que su presencia sea la misma en cada condición experimental.

Una vez formados los subgrupos o bloques se asigna aleatoriamente el mismo número de participantes de cada bloque a los diferentes grupos o condiciones. Así, por ejemplo, si el diseño tiene dos grupos, se asigna aleatoriamente el 50% de participantes de cada bloque a cada uno de los grupos; si el diseño consta de cuatro grupos, asignamos el 25% de participantes de cada bloque a cada grupo. Al asignarlos aleatoriamente, el influjo de otras posibles variables extrañas de sujeto, distintas de la que se han tenido en cuenta en la formación de los bloques, se repartirá de forma equilibrada en todas las condiciones experimentales y por lo tanto no contaminará los resultados. Con esta técnica se controla la varianza sistemática secundaria (proveniente de sujeto) y se reduce la varianza error. No solo eliminamos los efectos sistemáticos de una posible variable extraña muy relacionada con la variable dependiente al homogeneizar los grupos respecto a esa variable que puede afectar a los resultados, sino que también se asignan aleatoriamente los participantes de cada bloque a los diferentes grupos y reducimos los errores aleatorios al homogeneizar los participantes.

En el diseño de bloques aleatorios los participantes tienen que ser similares en la variable de bloqueo. En el diseño de grupos equiparados o emparejados los participantes tienen que ser idénticos en la variable de equiparación.

En cuanto a los análisis de datos de estos diseños, se nos plantean dos posibilidades: en primer lugar, podemos considerar el diseño de bloques sencillamente como un diseño de grupos independientes, en los que la aleatorización se aplica de acuerdo con ciertas restricciones (la organización de bloques) con el fin de aumentar las garantías de equivalencia inicial de los grupos. Podemos estimar la aplicación de la estrategia de bloqueo como una técnica de control previo y proceder al análisis de los datos de estos diseños, con las mismas técnicas que para los grupos aleatorios independientes. En segundo lugar, tenemos también la opción de incorporar la variable de bloqueo al análisis de los datos como variable de estudio, utilizando técnicas de dos variables, por ejemplo un ANOVA de dos factores en un planteamiento similar al que trataremos en el estudio del diseño factorial.

Diseños unifactoriales intragrupo

Secuencia experimental: conjunto ordenado de tratamientos que se aplica a cada participante o grupo de participantes.
Secuencia total: conjunto de todas las secuencias experimentales u órdenes posibles de tratamientos. Por ejemplo, si tenemos dos tratamientos y aplicamos la técnica de contrabalanceo intrasujeto, el número de secuencias experimentales será dos (AB y BA) y la secuencia total será ABBA.

Los diseños intragrupo, también llamados diseños intrasujetos o diseños de medidas repetidas, se caracterizan porque al mismo grupo de participantes se le aplican todos los niveles de la variable independiente de forma secuencial (uno detrás de otro) y cada participante proporciona más de una medida de la variable dependiente (al menos tantas medidas como condiciones experimentales tenga el estudio).

Cuando al mismo grupo de participantes se le aplican todos los tratamientos de forma secuencial, el orden o lugar que ocupa cada tratamiento dentro de una secuencia experimental puede alterar los resultados, ya que, una vez aplicado el primer tratamiento, los tratamientos siguientes pueden quedar afectados por los tratamientos previos. A estos efectos se les denominan efectos de orden y efectos residuales.

Los efectos de orden, también llamados error progresivo pueden provocar aprendizaje y aumentar el efecto de la variable independiente favoreciendo los resultados del estudio (efecto de práctica) o pueden provocar cansancio, falta de motivación, monotonía, etc. y perjudicar los resultados del estudio (efecto de fatiga). Estos efectos se pueden controlar con la técnica de contrabalanceo.

Para analizar los datos se puede utilizar, entre otras pruebas, la t de Student para medidas relacionadas (compararemos dos medias) o un ANOVA de un factor de medidas repetidas, dependiendo de que la variable independiente tenga dos o más valores, o sus equivalentes no paramétricos si no se cumplen los supuestos de las pruebas paramétricas.

Técnica de contrabalanceo
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Estrategias de la técnica de contrabalanceo.
La técnica de balanceo, equiparación o equilibrado reparte de forma equilibrada los posibles valores de la variable extraña entre todas las condiciones experimentales.
La técnica de contrabalanceo, equiponderación o reequilibrado reparte de forma equilibrada el efecto del orden de aplicación de las diferentes condiciones experimentales o error progresivo.

La técnica de contrabalanceo, equiponderación o reequilibrado aglutina un conjunto de estrategias que tienen como objetivo mantener constante el grado de error progresivo en todas las condiciones experimentales. Está técnica es muy parecida a la técnica de constancia: trata de mantener constante el error progresivo en todos los tratamientos.

Existen tantos grados o niveles de error progresivo como tratamientos y cada tratamiento tendrá tantas unidades de error progresivo como la suma de sus respectivos niveles. Con esta técnica los tratamientos se ordenan de tal modo que el error progresivo se distribuye equitativamente entre todas las condiciones.

Vamos a verlo con un ejemplo: supongamos que tenemos tres tratamientos ABC, para que todos los tratamientos tengan el mismo grado de error progresivo tenemos que contrabalancear el orden en el que se aplican los tratamientos (primero se aplican en un orden determinado y después en el orden inverso), en nuestro caso sería ABCCBA; de esta forma, el grado de error progresivo acumulado en los distintos puntos (tratamientos) de la secuencia total de aplicación de los tratamientos es el mismo:

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Si sumamos las unidades de todos los grados de error progresivo de cada tratamiento vemos que todos los tratamientos tienen el mismo grado de error progresivo:

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Aplicando la técnica de contrabalanceo, se ha mantenido constante el grado de error progresivo en todas las condiciones experimentales. Es decir, se ha distribuido por igual el grado de error progresivo a lo largo de la secuencia total. Para aplicar esta técnica, suponiendo que tenemos dos tratamientos A y B, el investigador asigna dos secuencias de orden seguidas (una y su inversa) al mismo participante o bien asigna un orden diferente a cada subgrupo de la muestra (grupo) de participantes.

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Estas dos posibilidades constituyen las formas básicas de contrabalanceo: contrabalanceo intrasujeto y contrabalanceo intragrupo. A su vez el contrabalanceo intragrupo se puede aplicar de diferentes formas.

Contrabalanceo intrasujeto o de simetría

En el diseño intragrupo o intrasujeto se establecen comparaciones dentro de un mismo grupo (este grupo recibe todos los tratamientos) y en el diseño diseño intergrupos o intersujetos se compara un grupo que recibe un tratamiento con otro grupo que recibe otro tratamiento distinto. En el contrabalanceo intrasujeto todos los participantes del grupo reciben todas las secuencias y en el contrabalanceo intragrupo, dentro del mismo grupo, unos participantes reciben una secuencia y otros participantes reciben otra secuencia diferente.

Controla el efecto de error progresivo de forma individual (en cada sujeto), haciendo que cada participante reciba en primer lugar las condiciones o tratamientos en un determinado orden, y a continuación en orden inverso. Si tenemos tres condiciones ABC, se ordenarán de la siguiente forma: ABCCBA. Es decir, se aplicará a cada participante primero el orden ABC y, a continuación, el orden CBA. Es útil cuando la variable independiente tiene pocos niveles, pero no cuando tenemos muchos tratamientos debido a que al recibir cada participante más de una vez cada tratamiento aumenta mucho el tiempo de la tarea experimental. Para salvar este inconveniente se puede utilizar la técnica de contrabalanceo intragrupo.

Contrabalanceo intragrupo

En el contrabalanceo intrasujeto todos los participantes reciben una secuencia duplicada (un orden y su inverso). En el contrabalanceo intragrupo unos participantes reciben una secuencia y otros participantes reciben otra secuencia diferente.

Con esta técnica se controla el efecto de error progresivo en el grupo y no en el ámbito individual como en el contrabalanceo intrasujeto. En el contrabalanceo intragrupo se divide el grupo en varios subgrupos y se aplica a cada uno de ellos una secuencia diferente. Puede ser contrabalanceo intragrupo completo o contrabalanceo intragrupo incompleto.

Contrabalanceo intragrupo completo

En este caso hay que utilizar todas las permutaciones posibles de las posiciones u órdenes de los tratamientos. Por tanto, el número de secuencias posibles será el factorial del número de condiciones. Una vez que tenemos establecidas las secuencias, dividimos la muestra de participantes en subgrupos, y asignamos aleatoriamente una secuencia diferente a cada subgrupo.

Este tipo de contrabalanceo no resulta adecuado cuando el número de tratamientos es grande, ya que el número de secuencias posibles va aumentando sensiblemente a medida que aumenta el número de tratamientos. Cuando el número de secuencias posibles supera el número de participantes disponibles ya no es viable la aplicación del contrabalanceo completo, por lo que entonces tendríamos que utilizar alguna forma de contrabalanceo incompleto.

Contrabalanceo intragrupo incompleto

Se caracteriza porque solo se aplican a los participantes algunas secuencias de tratamientos, en lugar de todas las secuencias posibles como sucedía en el contrabalanceo intragrupo completo. Existen dos estrategias diferentes para elegir las secuencias concretas a aplicar: contrabalanceo con estructura de cuadrado latino y contrabalanceo aleatorio.

  • El contrabalanceo con estructura de cuadrado latino consiste en utilizar sólo tantas secuencias como tratamientos haya en el experimento, seleccionando aquellas que garanticen que cada tratamiento ocupe cada una de las posiciones de orden posibles y solo una vez. Cada secuencia se administra a un subgrupo diferente de participantes. El conjunto de estas secuencias da lugar a una estructura de cuadrado latino con tantas filas y columnas como número de tratamientos se utilicen en el experimento. Su estructura se basa en que cada condición tiene que aparecer una sola vez en cada fila y en cada columna, de forma que cada condición aparezca una sola vez en cada posición ordinal.
  • La técnica de contrabalanceo aleatorio consiste en seleccionar al azar de todas las secuencias posibles tantas como número de participantes haya en la muestra y asignar aleatoriamente una de estas secuencias seleccionadas a cada participante. Este tipo de contrabalanceo aleatorio requiere un número alto de participantes para que pueda actuar correctamente el azar.

Referencias

  • Quintanilla Cobián, Laura. Fundamentos De Investigación En Psicología. 2ª Ed. [adaptada a 7ª Ed. Normas APA]. ed. Madrid: Universidad Nacional De Educación a Distancia, 2020. Print. Grado (UNED) ; 6201104.

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