BIOSTATYSTYKA: HISTORIA, KIERUNEK I ZASTOSOWANIA - BIOLOGIA - 2025

W biostatystyki jest nauką, która jest częścią statystyk oraz stosowane do innych dyscyplin w dziedzinie biologii i medycynie, przede wszystkim.

Biologia to rozległa dziedzina, która jest odpowiedzialna za badanie ogromnej różnorodności form życia, które istnieją na Ziemi - wirusów, zwierząt, roślin itp. - z różnych punktów widzenia.

Źródło: pixabay.com

Biostatystyka jest bardzo przydatnym narzędziem, które można zastosować do badań tych organizmów, w tym do projektowania eksperymentu, gromadzenia danych do przeprowadzenia badań i podsumowania uzyskanych wyników.

Dzięki temu dane mogą być analizowane w sposób systematyczny, prowadzący do trafnych i obiektywnych wniosków. W ten sam sposób ma narzędzia, które umożliwiają graficzną reprezentację wyników.

Biostatystyka ma szeroki zakres specjalizacji z zakresu biologii molekularnej, genetyki, badań rolniczych, badań na zwierzętach - zarówno w terenie, jak iw laboratorium, między innymi leczenia klinicznego ludzi.

Historia

W połowie XVII wieku, wraz z wprowadzeniem teorii prawdopodobieństwa oraz teorii gier i przypadku, rozwiniętych przez myślicieli z Francji, Niemiec i Anglii, pojawiła się nowoczesna teoria statystyczna. Teoria prawdopodobieństwa jest pojęciem krytycznym i jest uważana za „kręgosłup” współczesnej statystyki.

Poniżej wymieniono niektórych z najbardziej znaczących autorów w dziedzinie biostatystyki i ogólnie statystyki:

James Bernoulli

Bernoulli był wówczas ważnym szwajcarskim naukowcem i matematykiem. Bernoulliemu przypisuje się pierwszy traktat o teorii prawdopodobieństwa i rozkład dwumianowy. Jego arcydzieło zostało opublikowane przez jego siostrzeńca w 1713 roku i nosi tytuł Ars Conjectandi.

Johann Carl Friedrich Gauss

Gauss jest jednym z najwybitniejszych naukowców w dziedzinie statystyki. Od najmłodszych lat okazał się cudownym dzieckiem, dając się poznać w nauce, ponieważ był zaledwie młodym licealistą.

Jednym z jego najważniejszych wkładów w naukę była praca Disquisitiones arithmeticae, opublikowana, gdy Gauss miał 21 lat.

W tej książce niemiecki naukowiec ujawnia teorię liczb, która jest również kompilacją wyników szeregu matematyków, takich jak Fermat, Euler, Lagrange i Legendre.

Pierre Charles-Alexandre Louis

Pierwsze badanie medycyny, które obejmowało zastosowanie metod statystycznych, przypisuje się pochodzącemu z Francji lekarzowi Pierre Charles-Alexandre Louis. Metodę numeryczną zastosował do badań dotyczących gruźlicy, mających znaczący wpływ na ówczesnych studentów medycyny.

Badanie zmotywowało innych lekarzy do stosowania metod statystycznych w swoich badaniach, co znacznie wzbogaciło dyscypliny, zwłaszcza te związane z epidemiologią.

Francis Galton

Francis Galton był postacią, która miała wiele wkładów w naukę i jest uważana za twórcę biometrii statystycznej. Galton był kuzynem brytyjskiego przyrodnika Karola Darwina, a jego badania opierały się na pomieszaniu teorii jego kuzyna ze społeczeństwem, w tak zwanym społecznym darwinizmie.

Teorie Darwina wywarły wielki wpływ na Galtona, który czuł potrzebę opracowania modelu statystycznego, który gwarantowałby stabilność populacji.

Dzięki tej trosce Galton opracował modele korelacji i regresji, które są dziś szeroko stosowane, co zobaczymy później.

Ronald Fisher

Jest znany jako ojciec statystyki. Rozwój modernizacji technik biostatystycznych przypisuje się Ronaldowi Fisherowi i jego współpracownikom.

Kiedy Charles Darwin opublikował O powstawaniu gatunków, biologia wciąż nie miała precyzyjnych interpretacji dziedziczenia postaci.

Wiele lat później, wraz z ponownym odkryciem dzieł Gregora Mendla, grupa naukowców opracowała nowoczesną syntezę ewolucji, łącząc oba zbiory wiedzy: teorię ewolucji poprzez dobór naturalny i prawa dziedziczenia. .

Wraz z Fisherem, Sewall G. Wright i JBS Haldane opracowali syntezę i ustalili zasady genetyki populacyjnej.

Synteza przyniosła ze sobą nowe dziedzictwo w biostatystyce, a opracowane techniki odegrały kluczową rolę w biologii. Wśród nich wyróżnia się rozkład próbkowania, wariancja, analiza wariancji i projekt eksperymentu. Techniki te mają szeroki zakres zastosowań, od rolnictwa po genetykę.

Co bada biostatystyka? (Kierunek studiów)

Biostatystyka to dziedzina statystyki, która koncentruje się na projektowaniu i wykonywaniu eksperymentów naukowych przeprowadzanych na istotach żywych, na pozyskiwaniu i analizie danych uzyskanych w ramach tych eksperymentów oraz na późniejszej interpretacji i prezentacji wyniki analiz.

Ponieważ nauki biologiczne obejmują obszerną serię celów badawczych, biostatystyka musi być równie zróżnicowana i udaje jej się angażować różnorodne tematy, które biologia ma na celu badanie, charakteryzowanie i analizowanie form życia.

Aplikacje

Zastosowania biostatystyki są niezwykle zróżnicowane. Stosowanie metod statystycznych jest nieodłącznym krokiem metody naukowej, więc każdy badacz musi łączyć statystyki, aby przetestować swoje hipotezy robocze.

Nauki o Zdrowiu

Biostatystyka jest wykorzystywana w dziedzinie zdrowia do uzyskiwania wyników związanych między innymi z epidemiami, badaniami żywieniowymi.

Jest również stosowany bezpośrednio w badaniach medycznych i przy opracowywaniu nowych metod leczenia. Statystyki pozwalają obiektywnie stwierdzić, czy lek miał pozytywny, negatywny czy neutralny wpływ na rozwój określonej choroby.

nauki biologiczne

Statystyki są dla każdego biologa nieodzownym narzędziem badawczym. Z nielicznymi wyjątkami prac czysto opisowych, badania w naukach biologicznych wymagają interpretacji wyników, dla których konieczne jest zastosowanie testów statystycznych.

Statystyki pozwalają nam wiedzieć, czy różnice, które obserwujemy w systemach biologicznych, są wynikiem przypadku, czy też odzwierciedlają istotne różnice, które należy wziąć pod uwagę.

W ten sam sposób pozwala na tworzenie modeli przewidujących zachowanie jakiejś zmiennej, na przykład poprzez zastosowanie korelacji.

Podstawowe testy

W biologii można określić serię testów, które są często wykonywane w badaniach. Wybór odpowiedniego testu zależy od pytania biologicznego, na które należy odpowiedzieć, oraz od pewnych cech danych, takich jak rozkład jednorodności wariancji.

Testy dla jednej zmiennej

Prostym testem jest porównanie par t Studenta. Jest szeroko stosowany w publikacjach medycznych i sprawach zdrowotnych. Zwykle służy do porównywania dwóch próbek o rozmiarze mniejszym niż 30. Zakłada równość wariancji i rozkładu normalnego. Istnieją warianty dla sparowanych lub niesparowanych próbek.

Jeśli próbka nie spełnia założenia o rozkładzie normalnym, w takich przypadkach stosuje się testy, znane jako testy nieparametryczne. W przypadku testu t nieparametryczną alternatywą jest test rang Wilcoxona.

Analiza wariancji (w skrócie ANOVA) jest również szeroko stosowana i pozwala stwierdzić, czy kilka próbek różni się znacząco od siebie. Podobnie jak test t-Studenta zakłada równość w wariancjach i rozkładzie normalnym. Alternatywą nieparametryczną jest test Kruskala-Wallisa.

Jeśli chcesz ustalić związek między dwiema zmiennymi, zastosowana zostanie korelacja. Test parametryczny to korelacja Pearsona, a nieparametryczna to korelacja rang Spearmana.

Testy wielowymiarowe

Często chce się badać więcej niż dwie zmienne, więc testy na wielu zmiennych są bardzo przydatne. Obejmują one badania regresji, analizę korelacji kanonicznych, analizę dyskryminacyjną, wieloczynnikową analizę wariancji (MANOVA), regresję logistyczną, analizę głównych składowych itp.

Najczęściej używane programy

Biostatystyka jest podstawowym narzędziem nauk biologicznych. Analizy te są przeprowadzane przez specjalistyczne programy do statystycznej analizy danych.

SPSS

Jednym z najczęściej używanych na świecie w środowisku akademickim jest SPSS. Wśród jego zalet jest obsługa dużych ilości danych i możliwość rekodowania zmiennych.

S-plus i Statistica

S-plus to kolejny szeroko stosowany program, który umożliwia - podobnie jak SPSS - wykonywanie podstawowych testów statystycznych na dużych ilościach danych. Statistica jest również szeroko stosowana i charakteryzuje się intuicyjną obsługą oraz różnorodnością oferowanych grafik.

R

Obecnie większość biologów decyduje się na wykonywanie analiz statystycznych w R. Oprogramowanie to charakteryzuje się wszechstronnością, ponieważ codziennie tworzone są nowe pakiety z wieloma funkcjami. W przeciwieństwie do poprzednich programów, w R musisz znaleźć pakiet, który wykonuje test, który chcesz wykonać, i go pobrać.

Chociaż R może wydawać się niezbyt przyjazny dla użytkownika i przyjazny dla użytkownika, zapewnia biologom szeroką gamę przydatnych testów i funkcji. Ponadto istnieją pewne pakiety (takie jak ggplot), które pozwalają na wizualizację danych w bardzo profesjonalny sposób.

Bibliografia

1. Bali, J. (2017) Basics of Biostatistics: A Manual for Medical Practitioners. Jaypee Brothers Medical Publishers.
2. Hazra, A. i Gogtay, N. (2016). Moduł 1 serii biostatystyki: Podstawy biostatystyki. Indyjski dziennik dermatologii, 61 (1), 10.
3. Saha, I. i Paul, B. (2016). Podstawy biostatystyki: dla studentów studiów licencjackich, podyplomowych nauk medycznych, nauk biomedycznych i pracowników naukowych. Wydawcy akademiccy.
4. Trapp, RG, & Dawson, B. (1994). Biostatystyka podstawowa i kliniczna. Appleton & Lange.
5. Zhao, Y. i Chen, DG (2018). Nowe granice biostatystyki i bioinformatyki. Skoczek.