매카니즘을 설명하는 중재자
Introduction
“왜?” 라는 질문에는 적어도 두 가지 버전이 있습니다.
첫번째는 우리 모두 알고 있는 것처럼 (https://www.youtube.com/watch?v=3smc7jbUPiE) 효과(Effect)를 보면 원인(Cause)을 알고 싶어 합니다. 예를 들어, 할아버지께서 병원에 누워 계시는데, “왜? 그렇게 건강해 보이셨는데 어떻게 심장마비를 앓을 수 있었어요?”라고 질문할 수 있죠.
그러나, “왜”의 두번째 버전이 있습니다. 우리는 알려진 원인과 알려진 효과 사이의 연관성을 더 잘 이해하고 싶을 때 “왜”라고 묻습니다. 예를 들어, 신맛이 나는 감귤류 과일들이 괴혈병을 예방한다는 것을 관찰하고 나면, 이런 종류의 과일들이 괴혈병을 예방하는 메커니즘은 무엇인가에 대한 두번째 버전 ‘왜”를 질문 하기 시작합니다. 이번 9장에서는 바로 이 두 번째 버전의 “why”에 초점에 맞추어 있습니다. 과학뿐 아니라 일상생활에서도 메커니즘에 대한 탐색은 매우 중요합니다. 왜냐하면 메커니즘을 아는 것은 상황이 변할 때 다른 행동을 취할 수 있게 해주기 때문이죠. 만일, 괴혈병이 생기지 않도록 감귤류 과일 중 오렌지를 먹고 있었는데 오렌지가 다 떨어졌다고 가정해 봅시다. 우리는 오렌지 대신 바나나를 먹어도 될까요?
이 점을 설명하기 위해서 과학자들이 두번째 유형의 “왜”라는 질문에 사용하는 단어인 “중재 (Mediation)’’ 에 관한 몇가지 에피소드를 살펴보겠습니다.
* 괴혈병은 비타민C 섭취 부족, 장내 흡수장애, 세균감염으로 인한 체내 수요량 증가 등에 의해 발병하는 질병으로 권태감, 식욕부진, 피부건조 등이 나타나며, 피부에 피하출혈이 나타나기도 한다. 병이 심하면 잇몸 등에도 출혈이 나타난다 (그림 9-1).
Scurvy Episode
Mediation의 중요성을 강조하기 위하여, 저자 Pearl은 안타까운 역사적 사례로부터 이야기를 시작합니다. 1500~1800년대 괴혈병은 2백만명의 선원을 죽인 것으로 추정되는 무서운 질병이었습니다. 1747년, 영국 해군의 군의관인 James Lind는 감귤류 과일 섭취가 이 질병에 걸리지 않도록 막아주는 것을 관찰했고, 따라서 그 당시 영국 해군은 모든 배가 감귤류 과일을 충분히 공급받아 바다로 나가도록 하여 괴혈병을 예방할 수 있었습니다. 하지만 1900년대 Robert Falcon Scott의 남극탐험대은 괴혈병에 시달렸습니다. 어떻게 이런 일이 일어 났을까요? (이 지점에서 Pearl은 무지와 오만함은 항상 강력한 조합이라고...) 1900년대 영국의 의사들은 100년전 Lind의 교훈을 잊어버리고, 오히려 Scott의 의사인 Reginald Koettlitz박사는 괴혈병이 오염된 고기 때문이라고 생각했습니다. 1911년 남극탐험에서 Scott은 Koettlitz의 의견대로 감귤류 과일 대신 부패되지 않은 말린 고기를 비축했고 결국 남극에 도착한 선원들은 괴혈병으로 사망에까지 이르렀습니다.
그 당시 의사들에게 James Lind의 교훈이 잊혀진 까닭은, 감귤류가 어떻게 괴혈병에 작용하는지 이해하지 못했다는 것입니다. 즉, 중재자(mediator)를 몰랐습니다. Lind의 시대부터 의사들은 감귤류의 산 괴혈병을 예방할 수 있다고 생각했고 (괴혈병의 발병원인이 비타민C부족에 의한 것 이라는 것을 정확히 몰랐던 탓에) 라임 주스를 정제하여 선원들에게 먹였습니다(이러한 상태가 되면 비타민C는 무력화 됨). 1875년 북극 탐험시 선원들이 라임 주스를 먹음에도 불구하고 괴혈병에 걸렸을 때 의료계는 완전히 혼란에 빠졌고, 이 당시 갓 죽인 고기를 먹은 선원들은 괴혈병에 걸리지 않아서 (피가 뚝뚝 떨어지는 신선한 레어 스테이크의 섭취는 괴혈병을 예방할 수는 있음) Koettlitz는 부적절하게 보존된 고기를 괴혈병을 일으키는 범인으로 오인했습니다. 감귤류가 괴혈병을 예방할 수 있다는 이론은 쓰레기통에…
1912년에 진정한 중재자가 나타났는데, Albert Szent-Gyorgyi는 괴혈병을 예방하는 비타민C(ascorbic acid)를 발견했고 덕분에 우리는 실제 중재자인 Citrus Fruits --> Vitamin C --> Scurvy를 알게 되었습니다 (그림 9-2).
Daisy Episode
Pearl의 공동저자인 Dana와 그의 아내는 데이지(Daisy)라는 강아지를 키웠었는데, 이 데이지(푸들과 치아와의 믹스견) 집에서 훈련하기가 쉽지 않았고 종종 사고를 일으켰다고 합니다. 어느날, 아주 이상한 일이 일어났는데, Dana와 그의 아내가 동물보호소에서 세 마리의 새끼 고양이를 집으로 데려 온 후 로부터 데이지는 문명화된(civilized behavior)행태를 보였고, 훈련도 잘 참여하게 되었습니다. 우연이였을까요? 아니면, 고양이들이 데이지의 문명화된 행동에 영감을 주었을까요? Dana의 아내는 고양이들이 Daisy에게 "pack(우리안에)"에 속한다는 느낌을 주었을 수 있으며 엉망이 되게하고 싶지 않았을 것이라고 제안했습니다. 그러나 임보하고 있던 고양이들이 떠난 날 데이지의 사악한 행동이 돌아오자 Dana는 고양이의 효과가 직접적인(pack 이론)것이 아니라 간접적이며 아마도 고양이를 임보하면서 데이지를 crating하고 세밀한 감독한 것에 의한 '매개(mediation)가설'을 세우게 되었습니다 (그림 9-3).
여기서 우리는, 고양이가 존재하지 않았고 중재자(crating&supervision)가 고양이들이 있을 때 취할 수 있는 가치로 설정되었다면 일어날 일을 재현하려고 합니다. 즉, 고양이를 제거하고(개입1) 고양이가 있는 것처럼 데이지를 감독합니다 (개입2). 문장을 주의 깊게 살펴보면, 두가지의 "would haves"가 있다는 것을 알 수 있는데 이는 counterfactual 조건입니다. 데이지가 행동을 바꾸었을 때 고양이들이 있었지만, 그 자리에 없었다면 어떻게 되었을 지 묻는 것 입니다. 이를 공식화 하면 아래 식과 같습니다.
이 데이지의 에피소드를 통해서 몇가지 유용한 교훈을 얻을 수 있습니다. 우리는 중재자의 가능성을 조음함으로서 인과 매커니즘을 파악할수 있고, 그 매커니즘은 실질적인 결과를 가져오게 할 수 있습니다. 즉 Dana와 그의 아내는 데이지의 남은 생애 동안 고양이들의 "pack"집을 가득 채우지 않아도 됩니다.
Conclusion
Pearl은 중재를 통한 간접효과(indirect effect)에 대한 연구를 포기하지 말라고 촉구한 Jacques Hagenaars (Categorical Longitudinal Data의 저자)에게 감사하다고 언급했습니다. 사회과학 분야의 많은 전문가들은 input과 output에 대해 동의하지지만 (블랙박스처럼) 매커니즘은 정확히 다를수 있다고 지적합니다. Pearl은 직접효과(direct effect)와 매개게 의한 간접효과(indirect effect)를 모두 재정의 했고, 중재자(mediator)가 모든 대상에게서 하나의 값으로 고정된 CMD(controlled direct effect)와 중재자가 있을 모든 대상이 각 개인이 가질 값을 선택할 수 있게 하는 NID(natural indirect effect)의 차이를 구분해 내었습니다. 그리고 이 효과추정에 대해 반사실적으로 표현해 내었고, Linear세계에서 뿐 아니라 non-Linear에서도 적용하능한 길을 열었습니다. 2004년 이후로부터 현재 "mediation analysis" 연구는 활발히 진행되고 있습니다.
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