🧬 biology

Equivalence testing in pesticide risk assessment -- Evaluation and practical guidance for design, analysis and interpretation

Dit artikel evalueert frameworks voor equivalentietesten bij de risicobeoordeling van pesticiden, waarbij wordt aangetoond dat hoewel een toename van de replicatie op locaties noodzakelijk is voor betrouwbare regelgevende beslissingen, de oorspronkelijke aanpak van de EFSA alternatieve methoden overtreft in het detecteren van schadelijke effecten, en dat statistische power behouden kan blijven met minder locaties door middel van covariabele-correctie of anticlustering-randomisatie.

Oorspronkelijke auteurs: Dimitry Wintermantel, Julia Osterman, Magdalena M. Mair, Florian Hartig

Gepubliceerd 2026-07-09

📖 6 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: Dimitry Wintermantel, Julia Osterman, Magdalena M. Mair, Florian Hartig

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer

Stel je voor dat je een rechter bent in een rechtszaal, maar in plaats van te beslissen of iemand schuldig is aan een misdrijf, beslis je of een nieuw bestrijdingsmiddel veilig is voor honingbijen. Lange tijd was de spelregel: "Als we niet kunnen bewijzen dat het bestrijdingsmiddel de bijen schaadt, dan moet het wel veilig zijn."

Het probleem met deze oude regel is dat de rechtszaal soms te klein is, de getuigen te verward zijn, of het bewijs te rommelig is om de schade te zien, zelfs als die er wel is. Het is alsof je probeert een fluistering te horen in een luidruchtig stadion; alleen omdat je de fluistering niet hoorde, betekent dat niet dat de fluistering er niet was. Dit artikel betoogt dat deze "stilte betekent veiligheid"-aanpak heeft toegelaten dat gevaarlijke bestrijdingsmiddelen door de mazen van het net glippen.

Hier is een overzicht van de bevindingen van het artikel met behulp van eenvoudige analogieën:

1. De Nieuwe Regel: "Bewijs dat je veilig bent, niet alleen dat je ongevaarlijk bent"

De Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) heeft de regels veranderd. Nu moet het bedrijf dat het bestrijdingsmiddel maakt (de verdachte) bewijzen dat hun product zorgt voor minder dan een daling van 10% in de grootte van een bijenkolonie. Dit wordt een Equivalentietest genoemd.

De Oude Manier (Verschiltest): "Zijn de bijen doodgegaan? Als we niet kunnen bewijzen dat ze dood zijn gegaan, heb je gewonnen." (Dit is alsof je zegt: "Als ik niet kan bewijzen dat je mijn portemonnee hebt gestolen, heb je hem niet gestolen," zelfs als ik niet erg goed heb gekeken).
De Nieuwe Manier (Equivalentietest): "Laat ons zien dat de schade zo klein is dat deze onder de lijn van 10% ligt. Als je niet kunt bewijzen dat het onder die lijn ligt, verlies je."

2. De Controvers: Twee Verschillende Linialen

Sommige critici (Hotopp et al.) voerden aan dat de nieuwe regel te streng is. Ze zeiden: "Bijenpopulaties hebben van nature schommelingen, zoals een achtbaan. Als we de bestrijdingsmiddel-bijen vergelijken met het gemiddelde van de controle-bijen, zouden we veilige bestrijdingsmiddelen kunnen afwijzen vanwege natuurlijke ruis."

Zij stelden een nieuwe "liniaal" voor: In plaats van de bestrijding te vergelijken met het gemiddelde van de veilige bijen, vergelijk je het met het laagste punt van het betrouwbaarheidsinterval van de veilige bijen. Zij argumenteerden dat dit het makkelijker zou maken om de test te halen.

Het Vonnis van het Papier:
De auteurs hebben duizenden computersimulaties uitgevoerd (zoals een videogame een miljoen keer spelen om te zien wat er gebeurt) en kwamen tot de conclusie dat de nieuwe liniaal van de critici eigenlijk een losse liniaal is.

De Analogie: Stel je voor dat de veiligheidslimiet een lengtevereiste is voor een achtbaan (je moet onder de 1,80 meter zijn om veilig te zijn).
- De EFSA-regel zegt: "Meet de lengte van de persoon. Als hij onder de 1,80 meter is, is hij veilig."
- De Regel van de Critici zegt: "Meet de lengte van de persoon, maar trek dan eerst een beetje 'speling' af voordat je meet. Als hij onder de 1,80 meter is nadat je de speling hebt afgetrokken, is hij veilig."
Het Resultaat: De regel van de critici laat mensen toe die eigenlijk te lang zijn (gevaarlijke bestrijdingsmiddelen), omdat de "speling" hun werkelijke lengte verbergt. Het papier laat zien dat de EFSA-regel de enige is die betrouwbaar de gevaarlijke producten buiten de deur houdt.

3. De Kosten van Veiligheid: Hoeveel Bijenkorven Hebben We Nodig?

Om er zeker van te zijn dat de test nauwkeurig is (statistisch "power" heeft), heb je voldoende gegevens nodig. Het papier stelt vast dat om 100% zeker te weten dat een bestrijdingsmiddel veilig is, je in veel verschillende locaties (sites) moet testen, met veel bijenkorven.

Het Probleem: Huidige studies gebruiken vaak te weinig locaties. Het is alsof je de kwaliteit van een heel bos probeert te beoordelen door naar slechts één boom te kijken.
De Oplossing: Het papier laat zien dat als je een bestrijdingsmiddel hebt dat echt veilig is (of slechts zeer weinig schade veroorzaakt, zoals een daling van 5%), je niet zoveel locaties nodig hebt als de oude regels suggereerden, MAAR je hebt wel meer nodig dan wat we momenteel gebruiken.

4. De Magische Truc: "De Schalen in Evenwicht Brengen"

Het papier biedt een slimme manier om het aantal bijenkorven dat nodig is te verminderen zonder de nauwkeurigheid te verliezen. Dit heet Anticlustering Randomisatie.

De Analogie: Stel je voor dat je een groep mensen verdeelt in twee teams voor een race. Als je gewoon namen uit een hoed trekt, kan één team per ongeluk alle lange, snelle hardlopers krijgen, en het andere team de korte, langzame hardlopers. De uitslag van de race is dan onrechtvaardig, niet vanwege de schoenen die ze droegen (het bestrijdingsmiddel), maar vanwege hun lengte.
De Oplossing: Voordat de race begint, koppel je de lange hardlopers zorgvuldig aan de korte hardlopers en verdeel je ze gelijkmatig over de teams. Dit zorgt ervoor dat beide teams op gelijke voet beginnen.
In het Papier: De onderzoekers hebben een computerinstrument gemaakt (een R-functie) dat wetenschappers helpt om hun bijenkorven zo te ordenen dat sterke kolonies en zwakke kolonies perfect in evenwicht zijn tussen de "veilige" groep en de "bestrijdingsmiddel"-groep. Dit "nivelleren van het speelveld" betekent dat je minder bijenkorven nodig hebt om een duidelijk antwoord te krijgen, wat geld en tijd bespaart terwijl de bijen veilig blijven.

5. De Eindconclusie

Vertrouw niet op de "losse liniaal": De alternatieve test die door critici werd voorgesteld, maakt het te makkelijk om gevaarlijke bestrijdingsmiddelen goed te keuren.
Vertrouw de EFSA-regel: Deze is streng, maar het is de enige die de bijen betrouwbaar beschermt.
Doe de berekening goed: We hebben meer testlocaties nodig dan we nu gebruiken, maar we kunnen het aantal dat nodig is verminderen door slimme planning (het balanceren van de bijen) vóór het experiment begint.
Interpretatie is cruciaal: Als een studie er niet in slaagt om te bewijzen dat een bestrijdingsmiddel veilig is, betekent dat niet automatisch dat het bestrijdingsmiddel gevaarlijk is; het betekent alleen dat we nog niet bewezen hebben dat het veilig is. We moeten het niet "veilig" noemen, alleen omdat we geen bewijs van schade hebben gevonden.

Kortom: Om onze bestuivers te beschermen, moeten we stoppen met gokken en beginnen met meten met een strikte, eerlijke liniaal, terwijl we slimme organisatie gebruiken om ervoor te zorgen dat onze metingen helder zijn.

Technisch overzicht: Equivalentietesten in risicobeoordeling van pesticiden

Probleemstelling

Regulatoire risicobeoordelingen voor pesticiden, in het bijzonder voor honingbijen (Apis mellifera), hebben historisch gezien vertrouwd op differentietesten (significantietoetsing tegen een nulhypothese van "geen effect"). Deze aanpak is gevoelig voor Type II-fouten (vals negatieven) in onderbezet studies, waarbij grote schadelijke effecten onopgemerkt kunnen blijven door hoge variantie of lage replicatie. Als gevolg hiervan zijn pesticiden die schadelijk zijn voor bestuivers soms goedgekeurd voor regulatoire goedkeuring, om pas later te worden beperkt of verboden.

Hoewel de Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) haar 2023-richtlijn heeft herzien om te verschuiven naar equivalentietesten (specifiek een non-inferioriteitstest) om ervoor te zorgen dat effecten van pesticiden niet een Specifiek Beschermingsdoel (SPG) van een 10% reductie in kolonieomvang overschrijden, heeft deze aanpak kritiek gekregen. Critici, met name Hotopp et al. (2024), stellen dat het EFSA-kader een excessieve replicatie van locaties vereist, wat regulatoire goedkeuring onpraktisch maakt. Zij stelden een alternatief "Hotopp-test" voor, die de effecten van behandelingen definieert ten opzichte van de ondergrens van het 90%-betrouwbaarheidsinterval van de controlegroep, met het argument dat dit rekening houdt met natuurlijke variabiliteit. Het kernprobleem dat dit artikel adresseert, is of de EFSA-aanbeveling of het Hotopp-alternatief beter beschermt tegen het onterecht classificeren van hoogrisico-pesticiden als "laag risico", en wat de werkelijke steekproefomvangvereisten zijn voor een betrouwbare beoordeling.

Methodologie

De auteurs hebben uitgebreide parametrische bootstrap-simulaties uitgevoerd die regulatoire honingbijen-veldstudies nabootsen, waarbij controlegegevens uit een reële industrieel onderzoek (Rolke et al., 2016) werden gebruikt als baseline voor de distributionele parameters.

Simulatieontwerp:

Datageneratie: De auteurs simuleerden datasets met variërende aantallen locaties (4 tot 45) en een vast aantal kolonies per locatie (6). Ze genereerden initiële bijenaantallen en daaropvolgende tijdstippen-data met behulp van een Generalized Linear Mixed Model (GLMM) met een negatief binomiale distributie, waarbij rekening werd gehouden met random effects voor locatie en kolonie.
Behandelingseffecten: Gesimuleerde pesticiden kregen vaste effectgroottes variërend van 0% tot -20% (reductie in kolonieomvang).
Aanpassingsstrategieën: De studie evalueerde vier strategieën om de variabiliteit in de initiële kolonieomvang aan te pakken:
1. Geen aanpassing: Het negeren van de initiële grootte.
2. Ontwerpaanpassing: Het gebruik van een nieuwe R-functie (experimental_allocation()) om anticlustering-randomisatie uit te voeren, waarbij de initiële bijenaantallen over behandelingen en locaties worden gebalanceerd vóór het experiment.
3. Statistische aanpassing: Het opnemen van de initiële bijengrootte als covariaat in de GLMM.
  4 Gecombineerde aanpassing: Het gebruik van zowel ontwerpaanpassingen als statistische aanpassingen.
Testvergelijking: De simulaties vergeleken drie statistische benaderingen:
1. EFSA Equivalentietest: Een eenzijdige non-inferioriteitstest waarbij de nulhypothese is dat het effect de 10% SPG overschrijdt (getest bij $\alpha = 0,2$ ).
2. Hotopp Equivalentietest: Een alternatieve test die de baseline verschuift naar de ondergrens van de 90%-CI van de controle.
3. Differentietest: Traditionele significantietoetsing (eenzijdig, $\alpha = 0,05$ ).
Evaluatiemetrieken: De auteurs analyseerden de afweging tussen valse "laag risico"-classificaties (Type I-fout in de context van equivalentie, of vals vertrouwen) en valse "hoog risico"-classificaties (Type II-fout, of vals wantrouwen) met behulp van Pareto-plots. Ze bepaalden ook het aantal locaties dat nodig is om 80% power te bereiken voor het classificeren van pesticiden met ware effectgroottes van 0% en -5% als "laag risico".

Belangrijkste Resultaten

1. Vergelijking van EFSA versus Hotopp-testen

Statistische Afwegingen: De EFSA- en Hotopp-testen bleken statistisch equivalent in hun vermogen om hoogrisico- versus laagrisico-pesticiden te onderscheiden indien hun $\alpha$ -niveaus werden aangepast om de beschermingspercentages af te stemmen. De Hotopp-test is echter anders gekalibreerd: bij een nominale $\alpha = 0,2$ opereert deze effectief met een veel hoger foutenpercentage, wat leidt tot aanzienlijk hogere percentages waarbij hoogrisico-pesticiden onterecht als "laag risico" worden geclassificeerd.
Valse Vertrouwenspercentages: Onder de aanbevolen steekproefomvang (10 locaties, 6 kolonies), misclassificeerde de Hotopp-test pesticiden met een echt effect van -12% in 50% van de gevallen en -15% effecten in 33% van de gevallen als "laag risico". In contrast hiermee hield de EFSA-test de valse vertrouwenspercentages onder de nominale drempel van 20% voor alle geteste effectgroottes.
Conclusie over de Hotopp-test: De auteurs concluderen dat de Hotopp-test geen statistisch voordeel biedt, maar eerder de strengheid van de test verlaagt, wat potentieel kan leiden tot het stimuleren van een hogere achtergrondvariantie om de equivalentie te halen.

2. Steekproefomvangvereisten

Haalbaarheid voor Laagrisico-pesticiden: Voor pesticiden met een echt effect van 0%, is de EFSA-equivalentietest haalbaar met de huidige of licht verhoogde replicatie (6–7 locaties met aanpassing; 9 locaties zonder aanpassing).
Vereisten voor Matige Effecten: Voor pesticiden met een echte effectgrootte van -5% (een draaglijk maar negatief effect), vond de studie dat er 24–25 locaties nodig zijn met aanpassingsstrategieën, vergeleken met ~34 locaties zonder aanpassing.
Vergelijking met Vorige Richtlijnen: De locatievereisten voor de nieuwe EFSA-richtlijn (equivalentietest) zijn over het algemeen lager dan de door de 2013-richtlijn geïmpliceerde vereisten (differentietest met een 7% drempel), die 29–41 locaties vereiste om een reductie van 7% met 80% power te detecteren.

3. Impact van Covariaatcorrectie

Variantiereductie: Zowel anticlustering-randomisatie (ontwerpaanpassing) als statistische aanpassing (opname van de covariaat) verminderden het aantal locaties dat nodig is aanzienlijk om 80% power te bereiken.
Efficiëntie: Het aanpassen voor de initiële kolonieomvang verminderde de locatievereiste voor een -5% effectgrootte met ongeveer 10 locaties per behandeling vergeleken met ongecorrigeerde ontwerpen. De auteurs merken op dat de ontwerpaanpassing te ver prefereren is omdat het de vrijheidsgraden niet vermindert en immuun is voor post-hoc analyse-manipulatie.

Belangrijkste Bijdragen

Validatie van EFSA-richtlijn: Het artikel biedt bewijs op basis van simulaties dat het EFSA 2023-equivalentietestkader statistisch robuust is en de snelheid van valse "laag risico"-conclusies effectief controleert op het gespecificeerde $\alpha$ -niveau, in tegen tegenstelling tot het voorgestelde Hotopp-alternatief.
Praktische Steekproefomvangschattingen: De studie kwantificeert het specifieke aantal locaties dat nodig is om de veiligheid van pesticiden met variërende effectgroottes betrouwbaar aan te tonen, waarbij wordt verduidelijkt dat hoewel verhoogde replicatie nodig is voor matige effecten, dit vaak lager is dan voorheen aangenomen onder het oude differentietest-paradigma.
Methodologische Instrumenten: De auteurs introduceren en valideren anticlustering-randomisatie via een nieuwe R-functie (experimental_allocation()) als een kosteneffectieve ontwerpstrategie om de variantie en locatievereisten te verminderen zonder de statistische power aan te tasten.
Interpretatiekader: Het artikel stelt een genuanceerd interpretatiekader voor de resultaten van equivalentietesten voor, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen "aangetoonde lage risico", "aangetoond hoog risico" en "hoog risico niet uitgesloten" (niet-significante resultaten), en pleit tegen de binaire interpretatie van niet-significante equivalentietesten als definitief bewijs van een hoog risico.

Betekenis en Claims

Het artikel claimt dat de verschuiving naar equivalentietesten een noodzakelijke en wetenschappelijk onderbouwde evolutie is voor regulatoire risicobeoordeling. Het voert aan dat:

Beschermingsdoelen worden behaald: De EFSA-equivalentietest zorgt ervoor dat het Specifiek Beschermingsdoel (SPG) wordt behaald met een gecontroleerde foutkans, waarbij de bewijslast bij de chemische industrie ligt om veiligheid aan te tonen met voldoende power.
Geen "Free Lunch": Pogingen om de strengheid van de test (zoals voorgesteld door Hotopp et al.) te verlagen om de steekproefomvangvereisten te verminderen, verhogen onvermijdelijk het risico op het goedkeuren van schadelijke pesticiden.
Haalbaarheid: Met de implementatie van variantiereductiestrategieën zoals gebalanceerde allocatie, zijn de steekproefomvangvereisten voor de nieuwe richtlijn haalbaar en vaak lager dan die vereist waren onder de vorige differentietest-paradigma voor het detecteren van kleinere effectgroottes.
Generaliseerbaarheid: Deze principes zijn breder toepasbaar dan alleen op honingbijen; ze strekken zich uit tot elke hogere-orde ecotoxiciteitsstudie en pleiten voor duidelijke beschermingsdoelen, non-inferioriteitstesten en strategieën voor variantiereductie voorafgaand aan het experiment.

De auteurs concluderen dat de brede adoptie van deze praktijken — specifiek de EFSA-equivalentietest gecombineerd met gebalanceerde allocatie — de waarschijnlijkheid zal verlagen dat schadelijke pesticiden worden toegelaten en de regulatoire uitkomsten in lijn brengt met milieubeschermingsdoelen.