Statistics in science and in society: From a state-of-the-art to a new research agenda

Statistics occupies a prominent role in science and citizens' daily life. This article provides a state-of-the-art of the problems associated with statistics in science and in society, structured along the three paradigms defined by Bauer, Allum and Miller (2007). It explores in more detail medicine and public understanding of science on the one hand, and risks and surveys on the other. Statistics has received a good deal of attention; however, very often handled in terms of deficit - either of scientists or of citizens. Many tools have been proposed to improve statistical literacy, the image of and trust in statistics, but with little understanding of their roots, with little coordination among stakeholders and with few assessments of impacts. These deficiencies represent as many new and promising directions in which the PUS research agenda could be expanded.

The relationship between forensic science and judicial error: a study covering error sources, bias, and remedies

Summary : Forensic science - both as a source of and as a remedy for error potentially leading to judicial error - has been studied empirically in this research. A comprehensive literature review, experimental tests on the influence of observational biases in fingermark comparison, and semistructured interviews with heads of forensic science laboratories/units in Switzerland and abroad were the tools used. For the literature review, some of the areas studied are: the quality of forensic science work in general, the complex interaction between science and law, and specific propositions as to error sources not directly related to the interaction between law and science. A list of potential error sources all the way from the crime scene to the writing of the report has been established as well. For the empirical tests, the ACE-V (Analysis, Comparison, Evaluation, and Verification) process of fingermark comparison was selected as an area of special interest for the study of observational biases, due to its heavy reliance on visual observation and recent cases of misidentifications. Results of the tests performed with forensic science students tend to show that decision-making stages are the most vulnerable to stimuli inducing observational biases. For the semi-structured interviews, eleven senior forensic scientists answered questions on several subjects, for example on potential and existing error sources in their work, of the limitations of what can be done with forensic science, and of the possibilities and tools to minimise errors. Training and education to augment the quality of forensic science have been discussed together with possible solutions to minimise the risk of errors in forensic science. In addition, the time that samples of physical evidence are kept has been determined as well. Results tend to show considerable agreement on most subjects among the international participants. Their opinions on possible explanations for the occurrence of such problems and the relative weight of such errors in the three stages of crime scene, laboratory, and report writing, disagree, however, with opinions widely represented in existing literature. Through the present research it was therefore possible to obtain a better view of the interaction of forensic science and judicial error to propose practical recommendations to minimise their occurrence. Résumé : Les sciences forensiques - considérés aussi bien comme source de que comme remède à l'erreur judiciaire - ont été étudiées empiriquement dans cette recherche. Une revue complète de littérature, des tests expérimentaux sur l'influence du biais de l'observation dans l'individualisation de traces digitales et des entretiens semi-directifs avec des responsables de laboratoires et unités de sciences forensiques en Suisse et à l'étranger étaient les outils utilisés. Pour la revue de littérature, quelques éléments étudies comprennent: la qualité du travail en sciences forensiques en général, l'interaction complexe entre la science et le droit, et des propositions spécifiques quant aux sources d'erreur pas directement liées à l'interaction entre droit et science. Une liste des sources potentielles d'erreur tout le long du processus de la scène de crime à la rédaction du rapport a également été établie. Pour les tests empiriques, le processus d'ACE-V (analyse, comparaison, évaluation et vérification) de l'individualisation de traces digitales a été choisi comme un sujet d'intérêt spécial pour l'étude des effets d'observation, due à son fort recours à l'observation visuelle et dû à des cas récents d'identification erronée. Les résultats des tests avec des étudiants tendent à prouver que les étapes de prise de décision sont les plus vulnérables aux stimuli induisant des biais d'observation. Pour les entretiens semi-structurés, onze forensiciens ont répondu à des questions sur des sujets variés, par exemple sur des sources potentielles et existantes d'erreur dans leur travail, des limitations de ce qui peut être fait en sciences forensiques, et des possibilités et des outils pour réduire au minimum ses erreurs. La formation et l'éducation pour augmenter la qualité des sciences forensiques ont été discutées ainsi que les solutions possibles pour réduire au minimum le risque d'erreurs en sciences forensiques. Le temps que des échantillons sont gardés a été également déterminé. En général, les résultats tendent à montrer un grand accord sur la plupart des sujets abordés pour les divers participants internationaux. Leur avis sur des explications possibles pour l'occurrence de tels problèmes et sur le poids relatif de telles erreurs dans les trois étapes scène de crime;', laboratoire et rédaction de rapports est cependant en désaccord avec les avis largement représentés dans la littérature existante. Par cette recherche il était donc possible d'obtenir une meilleure vue de l'interaction des sciences forensiques et de l'erreur judiciaire afin de proposer des recommandations pratiques pour réduire au minimum leur occurrence. Zusammenfassung : Forensische Wissenschaften - als Ursache und als Hilfsmittel gegen Fehler, die möglicherweise zu Justizirrtümern führen könnten - sind hier empirisch erforscht worden. Die eingestzten Methoden waren eine Literaturübersicht, experimentelle Tests über den Einfluss von Beobachtungseffekten (observer bias) in der Individualisierung von Fingerabdrücken und halbstandardisierte Interviews mit Verantwortlichen von kriminalistischen Labors/Diensten in der Schweiz und im Ausland. Der Literaturüberblick umfasst unter anderem: die Qualität der kriminalistischen Arbeit im Allgemeinen, die komplizierte Interaktion zwischen Wissenschaft und Recht und spezifische Fehlerquellen, welche nicht direkt auf der Interaktion von Recht und Wissenschaft beruhen. Eine Liste möglicher Fehlerquellen vom Tatort zum Rapportschreiben ist zudem erstellt worden. Für die empirischen Tests wurde der ACE-V (Analyse, Vergleich, Auswertung und Überprüfung) Prozess in der Fingerabdruck-Individualisierung als speziell interessantes Fachgebiet für die Studie von Beobachtungseffekten gewählt. Gründe sind die Wichtigkeit von visuellen Beobachtungen und kürzliche Fälle von Fehlidentifizierungen. Resultate der Tests, die mit Studenten durchgeführt wurden, neigen dazu Entscheidungsphasen als die anfälligsten für Stimuli aufzuzeigen, die Beobachtungseffekte anregen könnten. Für die halbstandardisierten Interviews beantworteten elf Forensiker Fragen über Themen wie zum Beispiel mögliche und vorhandene Fehlerquellen in ihrer Arbeit, Grenzen der forensischen Wissenschaften und Möglichkeiten und Mittel um Fehler zu verringern. Wie Training und Ausbildung die Qualität der forensischen Wissenschaften verbessern können ist zusammen mit möglichen Lösungen zur Fehlervermeidung im selben Bereich diskutiert worden. Wie lange Beweismitten aufbewahrt werden wurde auch festgehalten. Resultate neigen dazu, für die meisten Themen eine grosse Übereinstimmung zwischen den verschiedenen internationalen Teilnehmern zu zeigen. Ihre Meinungen über mögliche Erklärungen für das Auftreten solcher Probleme und des relativen Gewichts solcher Fehler in den drei Phasen Tatort, Labor und Rapportschreiben gehen jedoch mit den Meinungen, welche in der Literatur vertreten werden auseinander. Durch diese Forschungsarbeit war es folglich möglich, ein besseres Verständnis der Interaktion von forensischen Wissenschaften und Justizirrtümer zu erhalten, um somit praktische Empfehlungen vorzuschlagen, welche diese verringern. Resumen : Esta investigación ha analizado de manera empírica el rol de las ciencias forenses como fuente y como remedio de potenciales errores judiciales. La metodología empleada consistió en una revisión integral de la literatura, en una serie de experimentos sobre la influencia de los sesgos de observación en la individualización de huellas dactilares y en una serie de entrevistas semiestructuradas con jefes de laboratorios o unidades de ciencias forenses en Suiza y en el extranjero. En la revisión de la literatura, algunas de las áreas estudiadas fueron: la calidad del trabajo en ciencias forenses en general, la interacción compleja entre la ciencia y el derecho, así como otras fuentes de error no relacionadas directamente con la interacción entre derecho y ciencia. También se ha establecido una lista exhaustiva de las fuentes potenciales de error desde la llegada a la escena del crimen a la redacción del informe. En el marco de los tests empíricos, al analizar los sesgos de observación dedicamos especial interés al proceso de ACE-V (análisis, comparación, evaluación y verificación) para la individualización de huellas dactilares puesto que este reposa sobre la observación visual y ha originado varios casos recientes de identificaciones erróneas. Los resultados de las experimentaciones realizadas con estudiantes sugieren que las etapas en las que deben tornarse decisiones son las más vulnerables a lös factores que pueden generar sesgos de observación. En el contexto de las entrevistas semi-estructuradas, once científicos forenses de diversos países contestaron preguntas sobre varios temas, incluyendo las fuentes potenciales y existehtes de error en su trabajo, las limitaciones propias a las ciencias forenses, las posibilidades de reducir al mínimo los errores y las herramientas que podrían ser utilizadas para ello. Se han sugerido diversas soluciones para alcanzar este objetivo, incluyendo el entrenamiento y la educación para aumentar la calidad de las ciencias forenses. Además, se ha establecido el periodo de conservación de las muestras judiciales. Los resultados apuntan a un elevado grado de consenso entre los entrevistados en la mayoría de los temas. Sin embargo, sus opiniones sobre las posibles causas de estos errores y su importancia relativa en las tres etapas de la investigación -la escena del crimen, el laboratorio y la redacción de informe- discrepan con las que predominan ampliamente en la literatura actual. De este modo, esta investigación nos ha permitido obtener una mejor imagen de la interacción entre ciencias forenses y errores judiciales, y comenzar a formular una serie de recomendaciones prácticas para reducirlos al minimo.

In-vitro cell exposure studies for the assessment of nanoparticle toxicity in the lung: a dialog between aerosol science and biology

The introduction of engineered nanostructured materials into a rapidly increasing number of industrial and consumer products will result in enhanced exposure to engineered nanoparticles. Workplace exposure has been identified as the most likely source of uncontrolled inhalation of engineered aerosolized nanoparticles, but release of engineered nanoparticles may occur at any stage of the lifecycle of (consumer) products. The dynamic development of nanomaterials with possibly unknown toxicological effects poses a challenge for the assessment of nanoparticle induced toxicity and safety.In this consensus document from a workshop on in-vitro cell systems for nanoparticle toxicity testing11Workshop on 'In-Vitro Exposure Studies for Toxicity Testing of Engineered Nanoparticles' sponsored by the Association for Aerosol Research (GAeF), 5-6 September 2009, Karlsruhe, Germany. an overview is given of the main issues concerning exposure to airborne nanoparticles, lung physiology, biological mechanisms of (adverse) action, in-vitro cell exposure systems, realistic tissue doses, risk assessment and social aspects of nanotechnology. The workshop participants recognized the large potential of in-vitro cell exposure systems for reliable, high-throughput screening of nanoparticle toxicity. For the investigation of lung toxicity, a strong preference was expressed for air-liquid interface (ALI) cell exposure systems (rather than submerged cell exposure systems) as they more closely resemble in-vivo conditions in the lungs and they allow for unaltered and dosimetrically accurate delivery of aerosolized nanoparticles to the cells. An important aspect, which is frequently overlooked, is the comparison of typically used in-vitro dose levels with realistic in-vivo nanoparticle doses in the lung. If we consider average ambient urban exposure and occupational exposure at 5mg/m3 (maximum level allowed by Occupational Safety and Health Administration (OSHA)) as the boundaries of human exposure, the corresponding upper-limit range of nanoparticle flux delivered to the lung tissue is 3×10-5-5×10-3μg/h/cm2 of lung tissue and 2-300particles/h/(epithelial) cell. This range can be easily matched and even exceeded by almost all currently available cell exposure systems.The consensus statement includes a set of recommendations for conducting in-vitro cell exposure studies with pulmonary cell systems and identifies urgent needs for future development. As these issues are crucial for the introduction of safe nanomaterials into the marketplace and the living environment, they deserve more attention and more interaction between biologists and aerosol scientists. The members of the workshop believe that further advances in in-vitro cell exposure studies would be greatly facilitated by a more active role of the aerosol scientists. The technical know-how for developing and running ALI in-vitro exposure systems is available in the aerosol community and at the same time biologists/toxicologists are required for proper assessment of the biological impact of nanoparticles.

Genetic and environmental effects on the covariation betweencolour polymorphism and a life history trait

Variation in coloration with a strong underlying genetic basis is frequently found within animal populations but little is known about its function. Covariation between colour polymorphism and life-history traits can arise because morphs perform differently among environments or because they possess alternative alleles coding for key life-history traits. To test these two hypotheses, we studied a population of tawny owls Strix aluco, a bird displaying red, brown and grey morphs. We assessed the colour morph of breeding females, swapped eggs or hatchlings between pairs of nests, and examined how body condition in 3-week-old nestlings covaries with coloration of foster and genetic mothers. Redder foster and genetic mothers produced young in better condition. Because in two other years we observed that greyish females produced offspring in better condition than those of red females, the present study suggests that colour polymorphism signals genetic and phenotypic adaptations to cope with a fluctuating environment.