БІОСТАТИСТИКА: ІСТОРІЯ, ОБЛАСТЬ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

У біостатистика це наука , яка є частиною статистики, і стосовно інших дисциплін в області біології і медицини, головним чином.

Біологія - це широке поле, яке відповідає за вивчення величезної різноманітності форм життя, що існують на землі - віруси, тварини, рослини тощо - з різних точок зору.

Джерело: pixabay.com

Біостатистика - це дуже корисний інструмент, який можна застосувати для вивчення цих організмів, включаючи експериментальну конструкцію, збір даних для проведення дослідження та зведення отриманих результатів.

Таким чином, дані можна аналізувати систематично, що призводить до отримання відповідних та об'єктивних висновків. Таким же чином він має інструменти, які дозволяють графічно представити результати.

Біостатистика має широкий ряд підвидів молекулярної біології, генетики, сільськогосподарських досліджень, досліджень на тваринах - як у польових, так і в лабораторних умовах, серед інших клінічних методів лікування людей.

Історія

У середині XVII століття сучасна статистична теорія виникла із впровадженням теорії ймовірності та теорії ігор та випадковості, розробленої мислителями з Франції, Німеччини та Англії. Теорія ймовірностей є критичним поняттям, і вона вважається "основою" сучасної статистики.

Нижче наведено деякі найпомітніші доповідачі у галузі біостатистики та статистики загалом:

Джеймс Бернуллі

Бернуллі був важливим швейцарським вченим і математиком свого часу. Бернуллі приписують перший трактат про теорію ймовірностей та розподіл біномів. Його шедевр був опублікований його племінником у 1713 році і має назву Ars Conjectandi.

Йоганн Карл Фрідріх Гаус

Гаусс - один із найвидатніших вчених статистики. З раннього віку він виявився чудотворцем дитини, провівши себе відомим у науковій галузі, оскільки був лише молодим школярем.

Одним з його найважливіших внесків у науку стала праця Disquisitiones arithmeticae, опублікована, коли Гауссу було 21 рік.

У цій книзі німецький вчений розкриває теорію чисел, яка також збирає результати ряду математиків, таких як Фермат, Ейлер, Лагранж та Легендр.

П’єр Шарль-Олександр Луї

Перше вивчення медицини, яке передбачало використання статистичних методів, приписується лікарю П'єру Чарльзу-Олександру Луї, уродженцю Франції. Він застосував чисельний метод у дослідженнях, пов’язаних з туберкульозом, що мали значний вплив на тогочасних студентів-медиків.

Дослідження мотивувало інших лікарів використовувати статистичні методи у своїх дослідженнях, що значно збагатило дисципліни, особливо ті, що стосуються епідеміології.

Френсіс Галтон

Френсіс Галтон був персонажем, який мав багаторазовий внесок у науку, і вважається основоположником статистичної біометрики. Галтон був двоюрідним братом британського натураліста Чарльза Дарвіна, і його дослідження ґрунтувалися на суміші теорій його кузена з суспільством у тому, що називалося соціальним дарвінізмом.

Теорії Дарвіна мали великий вплив на Галтона, який відчував необхідність розробити статистичну модель, яка б гарантувала стабільність населення.

Завдяки цій проблемі Галтон розробив моделі кореляції та регресії, які широко використовуються сьогодні, як ми побачимо згодом.

Рональд Фішер

Він відомий як батько статистики. Розвиток модернізації методів біостатистики приписується Рональду Фішеру та його співробітникам.

Коли Чарльз Дарвін опублікував «Походження видів», біологія досі не мала точних тлумачень успадкування персонажів.

Роками пізніше, з повторним відкриттям робіт Грегора Менделя, група вчених розробила сучасний синтез еволюції, об'єднавши обидва знання: теорію еволюції шляхом природного відбору та закони успадкування. .

Разом з Фішером, Сьюоллом Г. Райт та Дж. Дж. Хальдайн розробили синтез та встановили принципи популяційної генетики.

Синтез приніс із собою нову спадщину в біостатистиці, а розроблені методи були ключовими в біології. Серед них виділяються розподіл вибірки, дисперсія, аналіз дисперсії та експериментальна конструкція. Ці методи мають широкий спектр застосування - від сільського господарства до генетики.

Що вивчає біостатистика? (Область дослідження)

Біостатистика - це галузь статистики, яка фокусується на розробці та виконанні наукових експериментів, які проводяться на живих істотах, на збиранні та аналізі даних, отриманих за допомогою зазначених експериментів, та на подальшому тлумаченні та поданні результати аналізів.

Оскільки біологічні науки містять велику низку цілей дослідження, біостатистика повинна бути однаково різноманітною, і їй вдається залучати різноманітні теми, з якими біологія спрямована на вивчення, характеристики та аналіз життєвих форм.

Програми

Застосування біостатистики надзвичайно різноманітні. Застосування статистичних методів є невід'ємним кроком наукового методу, тому будь-який дослідник повинен об'єднати статистику для перевірки своїх робочих гіпотез.

Науки про здоров'я

Біостатистика використовується в галузі охорони здоров'я для отримання результатів, пов'язаних з епідеміями, харчовими дослідженнями, серед інших.

Він також використовується безпосередньо в медичних дослідженнях і при розробці нових методів лікування. Статистика дає можливість об'єктивно визначити, чи наркотик мав позитивний, негативний чи нейтральний вплив на розвиток конкретного захворювання.

Біологічні науки

Для будь-якого біолога статистика є незамінним інструментом дослідження. За винятками суто описових робіт, дослідження біологічних наук потребують інтерпретації результатів, для чого необхідне застосування статистичних тестів.

Статистика дозволяє нам знати, чи є відмінності, які ми спостерігаємо в біологічних системах, випадковістю, чи вони відображають значні відмінності, які необхідно враховувати.

Таким же чином він дозволяє створювати моделі для прогнозування поведінки якоїсь змінної, наприклад, застосовуючи кореляції.

Основні тести

У біології можна вказати ряд тестів, які часто робляться в дослідженнях. Вибір відповідного тесту залежить від біологічного питання, на який слід відповісти, та певних характеристик даних, таких як розподіл однорідності дисперсій.

Тести для однієї змінної

Простий тест - зіставлення трійки учениць. Він широко використовується в медичних виданнях і в питаннях охорони здоров’я. Як правило, він використовується для порівняння двох зразків розміром менше 30. Це передбачає рівність дисперсій та нормального розподілу. Існують варіанти для парних чи непарних зразків.

Якщо вибірка не відповідає припущенню про нормальний розподіл, існують тести, які застосовуються в цих випадках, і вони відомі як непараметричні тести. Для t-тесту непараметричною альтернативою є тест рангу Вілкоксона.

Аналіз дисперсії (скорочено ANOVA) також широко застосовується і дозволяє виявити, чи кілька зразків значно відрізняються один від одного. Як і тест Стьюдента, він передбачає рівність у відхиленнях і нормальному розподілі. Непараметрична альтернатива - тест Крускала-Уолліса.

Якщо ви хочете встановити зв'язок між двома змінними, застосовується кореляція. Параметричний тест - це кореляція Пірсона, а непараметричний - кореляція рангів Спірмена.

Багатоваріантні тести

Зазвичай хочеться вивчити більше двох змінних, тому багатоваріантні тести дуже корисні. До них відносяться регресійні дослідження, канонічний кореляційний аналіз, дискримінантний аналіз, багатофакторний дисперсійний аналіз (MANOVA), логістична регресія, аналіз основних компонентів тощо.

Найчастіше використовувані програми

Біостатистика є важливим інструментом біологічних наук. Ці аналізи проводяться спеціалізованими програмами статистичного аналізу даних.

SPSS

Одним з найбільш використовуваних у всьому світі в академічному середовищі є SPSS. Серед його переваг - обробка великої кількості даних та можливість перекодування змінних.

S-plus і Statistica

S-plus - ще одна широко застосовувана програма, яка дозволяє - як і SPSS - виконувати базові статистичні тести на великих обсягах даних. Statistica також широко використовується і характеризується інтуїтивно зрозумілим керуванням та різноманітністю графіки, яку він пропонує.

R

Сьогодні більшість біологів вирішують проводити свої статистичні аналізи в Р. Це програмне забезпечення характеризується своєю універсальністю, оскільки щодня створюються нові пакети з декількома функціями. На відміну від попередніх програм, в R ви повинні знайти пакет, який виконує тест, який ви хочете зробити, і завантажити його.

Хоча R може здатися не дуже зручним та зручним для користувача, він пропонує широкий спектр корисних тестів та функцій для біологів. Крім того, існують певні пакети (наприклад, ggplot), які дозволяють візуалізувати дані дуже професійно.

Список літератури

1. Балі, Дж. (2017) Основи біостатистики: Посібник для лікарів-практиків. Медичні видавці братів Джейпі.
2. Hazra, A., & Gogtay, N. (2016). Модуль серії «Біостатистика» 1: Основи біостатистики. Індійський журнал дерматології, 61 (1), 10.
3. Саха, І., і Пол, Б. (2016). Основи біостатистики: для студентів, аспірантів медичних наук, біомедичних наук та дослідників. Академічні видавці.
4. Trapp, RG, & Dowson, B. (1994). Основна та клінічна біостатистика. Appleton & Lange.
5. Чжао, Ю., Чен, ГД (2018). Нові межі біостатистики та біоінформатики. Спрингер.