БИОСТАТИСТИКА: ИСТОРИЯ, ОБЛАСТ НА ИЗСЛЕДВАНЕ И ПРИЛОЖЕНИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

На биостатистика е наука, която е част от статистиката, и се прилага към други дисциплини в областта на биологията и медицината, най-вече.

Биологията е обширна област, която отговаря за изучаването на огромното разнообразие от форми на живот, които съществуват на земята - вируси, животни, растения и т.н. - от различни гледни точки.

Източник: pixabay.com

Биостатистиката е много полезен инструмент, който може да се приложи при изследването на тези организми, включително експерименталния дизайн, събирането на данни за извършване на изследването и обобщението на получените резултати.

По този начин данните могат да бъдат анализирани систематично, което води до получаване на подходящи и обективни изводи. По същия начин той разполага с инструменти, които позволяват графичното представяне на резултатите.

Биостатистиката има широка серия от подвидове в молекулярната биология, генетиката, селскостопанските изследвания, изследванията върху животни - както в областта, така и в лабораторията, клинични лечения при хора, наред с други.

история

В средата на XVII век се появява съвременната статистическа теория с въвеждането на теорията на вероятността и теорията на игрите и случайността, разработена от мислители от Франция, Германия и Англия. Теорията на вероятностите е критично понятие и се счита за „гръбнакът“ на съвременната статистика.

По-долу са изброени някои от най-забележителните участници в областта на биостатистиката и статистиката като цяло:

Джеймс Бернули

Бернули беше важен швейцарски учен и математик на своето време. На Бернули е приписан първият трактат за теорията на вероятностите и биномиалното разпределение. Шедьовърът му е публикуван от племенника му през 1713 г. и е озаглавен Ars Conjectandi.

Йохан Карл Фридрих Гаус

Гаус е един от най-забележителните учени в статистиката. От най-ранна възраст той се оказа блудник на деца, като се научи в научната област, тъй като беше просто млад ученик в гимназията.

Един от най-важните му приноси към науката е трудът Disquisitiones arithmeticae, публикуван, когато Гаус е на 21 години.

В тази книга немският учен излага теорията на числата, която също събира резултатите от поредица от математици като Фермат, Ойлер, Лагранж и Легендр.

Пиер Чарлз-Александър Луис

Първото изследване на медицината, включващо използването на статистически методи, се приписва на лекаря Пиер Чарлз-Александър Луис, родом от Франция. Той прилага числения метод при изследвания, свързани с туберкулозата, като оказва значително влияние върху тогавашните студенти по медицина.

Проучването мотивира други лекари да използват статистически методи в своите изследвания, което значително обогати дисциплините, особено тези, свързани с епидемиологията.

Франсис Галтън

Франсис Галтън е герой, който е имал множество приноси към науката и се смята за основател на статистическата биометрия. Галтън е братовчед на британския натуралист Чарлз Дарвин и изследванията му се основават на смесица от теории на неговия братовчед с обществото в това, което се нарича социален дарвинизъм.

Теориите на Дарвин имаха голямо влияние върху Галтън, който чувстваше необходимостта от разработване на статистически модел, който да гарантира стабилността на населението.

Благодарение на тази загриженост, Галтън разработи моделите за корелация и регресия, които се използват широко днес, както ще видим по-нататък.

Роналд Фишър

Известен е като бащата на статистиката. Развитието на модернизацията на техниките за биостатистика се приписва на Роналд Фишър и неговите сътрудници.

Когато Чарлз Дарвин публикува произхода на видовете, биологията все още няма точни интерпретации за наследяването на героите.

Години по-късно, с преоткриването на творбите на Грегор Мендел, група учени развиват съвременния синтез на еволюцията, като обединяват и двете тела на познанието: теорията на еволюцията чрез естествен подбор и законите на наследството., Заедно с Фишър, Sewall G. Wright и JBS Haldane разработиха синтеза и установиха принципите на популационната генетика.

Синтезът донесе със себе си ново наследство в биостатистиката, а разработените техники бяха ключови в биологията. Сред тях се открояват разпределението на извадката, дисперсията, анализът на дисперсията и експерименталният дизайн. Тези техники имат широк спектър от приложения, от селското стопанство до генетиката.

Какво изучава биостатистиката? (Област на обучение)

Биостатистиката е клон на статистиката, който се фокусира върху проектирането и изпълнението на научни експерименти, които се извършват върху живи същества, върху събирането и анализа на данните, получени чрез споменатите експерименти, и върху последващото тълкуване и представяне на резултатите от анализите.

Тъй като биологичните науки съдържат обширна серия от цели на изследването, биостатистиката трябва да бъде еднакво разнообразна и успява да ангажира разнообразието от теми, които биологията цели да изучава, характеризира и анализира жизнените форми.

Приложения

Приложенията на биостатистиката са изключително разнообразни. Прилагането на статистически методи е присъща стъпка на научния метод, така че всеки изследовател трябва да комбинира статистически данни, за да провери работните си хипотези.

Здравни науки

Биостатистиката се използва в областта на здравеопазването за получаване на резултати, свързани с епидемии, хранителни изследвания, наред с други.

Използва се директно и в медицинските изследвания и при разработването на нови лечения. Статистиката позволява обективно да се установи дали дадено лекарство има положителни, отрицателни или неутрални ефекти върху развитието на конкретно заболяване.

Биологични науки

За всеки биолог статистиката е незаменим инструмент в изследванията. С малки изключения от чисто описателни трудове, изследванията в биологичните науки изискват интерпретация на резултатите, за което е необходимо прилагането на статистически тестове.

Статистиката ни позволява да разберем дали разликите, които наблюдаваме в биологичните системи, се дължат на случайността или дали те отразяват значителни различия, които трябва да бъдат взети под внимание.

По същия начин, той позволява създаването на модели за прогнозиране на поведението на някаква променлива, като прилага корелации, например.

Основни тестове

В биологията може да се уточни поредица от тестове, които често се правят в изследванията. Изборът на подходящ тест зависи от биологичния въпрос, на който трябва да се отговори, и от определени характеристики на данните, като например неговото разпределение на хомогенност на отклоненията.

Тестове за една променлива

Прост тест е сравняването на t чифт на Student Той се използва широко в медицински публикации и в здравни въпроси. Обикновено се използва за сравняване на две проби с размер по-малък от 30. Той предполага равенство във вариациите и нормално разпределение. Има варианти за сдвоени или несдвоени проби.

Ако пробата не отговаря на предположението за нормалното разпределение, има тестове, които се използват в тези случаи и те са известни като непараметрични тестове. За t-теста непараметричната алтернатива е тестът за ранг на Wilcoxon.

Анализът на дисперсията (съкратено като ANOVA) също е широко използван и позволява да се установи дали няколко проби се различават значително една от друга. Подобно на t-теста на Student, той предполага равенство във вариациите и нормалното разпределение. Непараметричната алтернатива е тестът на Крускал-Уолис.

Ако искате да установите връзката между две променливи, се прилага корелация. Параметричният тест е корелацията на Пирсън, а непараметричният - корелация на ранга на Spearman.

Многовариантни тестове

Обичайно е да искате да изучавате повече от две променливи, така че многовариантните тестове са много полезни. Те включват регресионни проучвания, каноничен корелационен анализ, дискриминационен анализ, мултиварентен дисперсионен анализ (MANOVA), логистична регресия, анализ на основните компоненти и др.

Повечето използвани програми

Биостатистиката е важен инструмент в биологичните науки. Тези анализи се извършват от специализирани програми за статистически анализ на данни.

SPSS

Един от най-използваните в световен мащаб в академичната среда е SPSS. Сред предимствата му е боравенето с големи количества данни и възможността за прекодиране на променливи.

S-plus и Statistica

S-plus е друга широко използвана програма, която позволява - подобно на SPSS - да извършва основни статистически тестове върху големи количества данни. Statistica също се използва широко и се характеризира с интуитивното си управление и разнообразието от графики, които предлага.

R

Днес повечето биолози избират да извършат статистическия си анализ в R. Този софтуер се характеризира със своята гъвкавост, тъй като всеки ден се създават нови пакети с множество функции. За разлика от предишните програми, в R трябва да намерите пакета, който извършва теста, който искате да направите, и да го изтеглите.

Въпреки че R може да не изглежда много удобен и лесен за използване, той предлага голямо разнообразие от полезни тестове и функции за биолозите. Освен това има определени пакети (като ggplot), които позволяват визуализацията на данните по много професионален начин.

Препратки

1. Bali, J. (2017) Основи на биостатистиката: Наръчник за медицински специалисти. Медицински издатели на братя Джейпи.
2. Hazra, A., & Gogtay, N. (2016). Модул 1 от серията биостатистика: Основи на биостатистиката. Индийско списание по дерматология, 61 (1), 10.
3. Saha, I., & Paul, B. (2016). Основи на биостатистиката: за студенти, следдипломни студенти по медицински науки, биомедицински науки и изследователи. Академични издателства.
4. Trapp, RG, & Dowson, B. (1994). Основни и клинични биостатистики. Appleton & Lange.
5. Zhao, Y., & Chen, DG (2018). Нови граници на биостатистиката и биоинформатиката. Springer.