科学雑誌と論文を理解する

9月 8, 2021
admin

雑誌論文の標準フォーマット

2005年6月、雑誌「Science」に、北米で長く絶滅したと考えられていた鳥、アイボリーハシゲラの目撃に関する研究報告が載りました(Fitzpatrick他、2005年)。 この研究は、表紙に大きく掲載され(図2)、雑誌の巻頭の論説で強調されるほど、重要で幅広い関心を集めていました(Kennedy, 2005)。 著者は、自分たちの発見が議論を呼ぶ可能性があることを認識しており、文章を明確にすることに特に力を注いだ。

woodpecker - from Science cover
Figure 2: Scienceの2005年6月3日の表紙の写真。 image © American Association for the Advancement of Science/Cornell Lab of Ornithology

Title and authors: 科学論文のタイトルは、研究を簡潔かつ正確に要約したものでなければならない。 ここでは、”Ivory-billed Woodpecker (Campephilus principalis) Persists in North America “というタイトルが使われています。 注目を集めるためのものですが、ジャーナルは誤解を招いたり、過度にセンセーショナルなタイトルを使うことは避けてください(タブロイド紙が「長く死んだ巨大鳥がカヌーイストを襲う!」という見出しを使うことが想像できますね)。 タイトルのすぐ後に、すべての科学的貢献者の名前が著者として記載されています。 本や新聞の記事で、著者が1人か2人というのはよくあることだが、この記事の著者は17人もいるのである。 しかし、この論文には17人の著者がいます!17人の著者全員が部屋に座り、一緒に原稿を書いたとは考えにくいです。 むしろ、執筆だけでなく、研究に対する仕事量と責任の配分を反映しているのです。 慣習的に、論文に記載された研究の大部分を行った科学者が最初に記載され、筆頭著者がほとんどの執筆を行ったと思われる。 例えば、ジーン・スパーリングはアーカンソー州でこの鳥を発見し、その後コーネル鳥類学研究所の科学者から連絡を受けた人物です。 また、キツツキの論文ではありませんが、最後に記載されている著者が、そのプロジェクトの上級研究員であったり、そのプロジェクトの発端となった科学者であったりする場合もあります。 ジャーナルはますます、特定の研究に関連する研究や執筆への正確な貢献について、著者に詳細を求めるようになっています。

要旨:要旨は、論文の著者一覧の直後に表示される、論文の最初の部分です。 その中で著者は、研究課題、一般的な方法、研究の主な発見と含意を簡潔に説明します。 論文の冒頭でこのような要約を提供することには、2つの目的があります。 1つは、読者がその論文が自分の興味のある研究を論じているかどうかを判断する材料になること、もう1つは、科学文献の検索を行う人に、より多くの情報を提供する手段として、文献データベースに登録されることである。 どちらの目的でも、全文を短くまとめることが重要です。 この場合、研究の時期、収集したデータの種類、および調査結果の潜在的な解釈に関する重要な情報はすべて、以下に示すように、4 つの簡潔な文章にまとめられています:

The ivory-billed woodpecker (Campephilus principalis), long suspected to be extinct, has been rediscovered in the Big Woods region of eastern Arkansas. 2004年から2005年にかけての目視による確認と、2004年4月のビデオ映像の解析から、少なくとも1羽のオスの存在が確認された。 また、この地域からCampephilusのディスプレイドラムと一致する音響信号が聞かれた。 主な遭遇場所から離れた場所で鳥を見つけるための広範な努力はまだ成功していないが、薄く分布する源流集団の潜在的な生息地は広大である(22万ヘクタール以上)

はじめに 中心的な研究課題および重要な背景情報は、序文で紹介されています。 科学は過去の知見の上に成り立つものなので、関連する確立された科学的知識はこのセクションで引用し、記事の最後にある参考文献のセクションにリストアップします。 多くの論文では、このセクションとそれ以降のセクションを区別するために見出しが使用されますが、キツツキの論文では、序文は最初の3段落で構成されており、キツツキの減少の歴史と先行研究が引用されています。 この序論は、著者の仮説とそれを検証する手段を読者に理解させるためのものである。 さらに、序文では、著者が、科学者がこれまでに行ってきた研究を認識していること、そして、自分たちの結果がどのように当てはまるかを示し、既存の知識を明確に構築する機会にもなっている

Materials and methods: このセクションでは、著者が使用した研究方法を説明する(これらの方法に関する詳細については、「The Practice of Science」モジュールを参照)。 すべての手順、機器、測定パラメータなどは、他の研究者が研究を評価および/または再現するのに十分なほど詳細に記述されている。 さらに、著者は誤差の原因と、データの不確実性を低減し測定するために採用した手順を説明する(「不確実性、誤差、信頼性」モジュールを参照)。 ここで説明された詳細により、他の科学者が収集したデータの品質を評価することができます。 このセクションは、研究の種類によって大きく異なります。 実験的な研究では、実験セットアップと手順が、変数、コントロール、治療を含めて詳細に記述されます。 キツツキの研究では、記述的研究アプローチを採用しており、材料と方法のセクションは、最初に鳥を発見し(カヤック旅行で)、その後写真とビデオ撮影を行った手段など、非常に短いものとなっています。

Results: 調査中に収集したデータは、このセクションで、文章と表、グラフ、図(「グラフとビジュアルデータの使用」モジュールを参照)の両方で提示されます。 さらに、使用したすべての統計およびデータ分析技法を提示する(「科学における統計」モジュールを参照)。 重要なことは、データは著者による解釈とは別に提示されることである。 このようにデータを解釈から切り離すことで、2つの目的がある。 第一に、他の科学者に実際のデータの質を評価する機会を与えること、第二に、他の科学者が自分の背景知識や経験に基づいて発見に対する独自の解釈を展開することを可能にすることです。 キツツキの論文では、データの大部分が写真とビデオで構成されています(一例として図3を参照)。 著者らは生データ(写真)とその分析結果(木の幹の測定と幹に止まる鳥の体長の推定)の両方を掲載している。 写真右側の鳥のスケッチも解析の一つで、写真を簡略化し、注目すべき特徴を強調したものである。 写真という生データを残すことで、他の研究者による再分析が容易になる。 2006年初頭、アメリカの鳥類学者David Sibleyが率いる研究チームは、図3の写真を再解析し、この鳥は結局アイボリーバードキツツキではなかったという結論に達した(Sibley et al, 2006)。

woodpecker graph
Figure 3: Ivory-billed woodpecker article (Fitzpatrick et al., 2005, Figure 1) で示されたデータの一例 image © Science

Discussion and Conclusion: このセクションでは、著者はデータの解釈を示し、多くの場合、結果を最もよく説明すると思われるモデルまたはアイデアを含む。 また、研究の長所や意義も提示する。 当然ながら、厳密な方法やデータとは対照的に解釈を示すため、科学研究論文の中で最も主観的なセクションとなりますが、著者による憶測ではありません。 むしろここは、著者が経験、背景知識、創造性を組み合わせてデータを説明し、解釈の証拠としてデータを使用する場所です(「データ解析と解釈」モジュールをご覧ください)。 多くの場合、考察のセクションには、データの説明や解釈の候補がいくつか含まれます。著者は、他の解釈よりも特定の解釈を支持する理由を説明することができます。 これは、単なる賭けではなく、科学者が仲間に対して、宿題を済ませ、複数の可能性のある説明があることを示す方法なのです。 例えば、キツツキの論文では、著者は、自分たちが見た鳥が、より一般的なヤマゲラの変種ではなく、ツタゲラであると信じる理由を、最初の発見に対する反証の可能性があることを承知で、長々と説明しているのである。 結論の最後の要素として、今回の研究が持つ意味について議論し、より大きな文脈に戻すことが挙げられます。 キツツキの論文の著者は、キツツキの生息地の性質と、どうすればその生息地をよりよく保存できるかを論じることで、これを実現しています。

多くの論文では、結果と考察のセクションが組み合わされていますが、いずれにしても、データは解釈なしで最初に提示されています。 科学の進歩には既存の知識の積み重ねが必要であり、以前の発見は新しい研究において直接引用することで認識される。 引用は、一般に「参考文献」と呼ばれる1つのリストに集められますが、正確な形式はジャーナルによってかなり異なります。 参考文献リストは、実際には読まないもののように思えるかもしれませんが、実は、著者がその分野の最新の研究を引用しているか、特定の機関や著者に引用が偏っていないかなど、豊富な情報を提供してくれるのです。 さらに、参考文献のセクションは、論文の読者に、議論された特定の研究トピックに関するより多くの情報を提供します。 キツツキの論文の参考文献リストには、書籍、他の雑誌記事、鳥の目撃談など、さまざまな情報源が含まれています。

補足資料。 ジャーナルでは、広範なデータ表、方法の詳細な説明、図、アニメーションなど、論文そのものに含まれない補足資料をオンラインで利用できるようにしているところが増えてきています。 今回のケースでは、著者が撮影したビデオ映像が、他のいくつかの資料とともにオンラインで公開されています。

理解度チェックポイント

ジャーナル記事に記載された研究を再現したい科学者は、特に__________セクションに注意を払うとよいでしょう

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