動物設(shè)計結(jié)果分析和解釋.ppt

動物實驗設(shè)計 結(jié)果分析和解釋 Forscientific ethicalandeconomicreasons itisimportanttodesignanimalexperimentswell toanalyzethedatacorrectly andtousetheminimumnumberofanimalsnecessarytoachievethescientificobjectives 良好的動物實驗設(shè)計對提高研究工作質(zhì)量 所寫的論文被高水平的雜志接受發(fā)表都非常重要 目前在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的動物實驗方面還存在不少低質(zhì)量的研究工作 一方面是所用動物的質(zhì)量不高 級別低給實驗結(jié)果的科學(xué)性帶來不小的影響 另一方面研究人員在實驗設(shè)計和統(tǒng)計學(xué)分析方面的訓(xùn)練不足 也是導(dǎo)致研究工作質(zhì)量低下的重要原因 一個好的實驗設(shè)計 對統(tǒng)計學(xué)分析來說幫助很大 可以使問題變得更容易解決 而一個不正確的實驗設(shè)計 可能使我們不能從實驗結(jié)果中提煉出任何有用的信息 另外通過良好的實驗設(shè)計和統(tǒng)計學(xué)方法也可減少動物使用數(shù)量 對滿足動物實驗的倫理性和經(jīng)濟(jì)性要求也有重要的意義 一般來說 動物實驗的研究工作應(yīng)該明確描述 研究的目的和 或者需要驗證的假說 選擇特定動物模型的原因 動物種 品系 來源和類型 每個獨立實驗步驟的詳細(xì)描述 包括研究設(shè)計和使用動物數(shù)量 數(shù)據(jù)分析所用的統(tǒng)計學(xué)方法 一 動物實驗的分類1 確證性的實驗 用一種最大可能 正確解答問題的系統(tǒng)方法 收集有關(guān)處理實施后動物反應(yīng)的科學(xué)數(shù)據(jù) 2 探索性的實驗 為產(chǎn)生新的假說提供素材 這兩類實驗都涉及在實驗人員的控制下 對動物施加一定的處理或操作 來發(fā)現(xiàn)是否處理在實驗對象上引起一定的反應(yīng) 或者對這種反應(yīng)進(jìn)行定量 3 檢驗性實驗 是觀察性的實驗 用于發(fā)現(xiàn)科研人員不能控制的變量之間的聯(lián)系 這種聯(lián)系可能是暫時的也可能是長期的 實驗設(shè)計的主要目的一是保證所測變量的任何差異是由處理造成的 而不是其他非對照變量引起 另一個目的是通過控制確定的變量在盡可能小的范圍內(nèi) 減少所測反應(yīng)的變異性 這樣對處理效應(yīng)的評介更準(zhǔn)確 有機(jī)體的形態(tài)行為特征要適應(yīng)環(huán)境 正是適應(yīng)導(dǎo)致有機(jī)體產(chǎn)生個體之間的差異 因而 動物的適應(yīng)性的傾向?qū)σ粋€精確的實驗設(shè)計來說是不可回避的挑戰(zhàn) 我們知道 生物醫(yī)學(xué)的觀察是在可變的一個背景上進(jìn)行的 而且 這個可變的背景比起傳統(tǒng)的物理化學(xué)實驗所遇到的要大的多 一方面是由于生命形式的化學(xué)過程 代謝 非常復(fù)雜 另一方面是動物對環(huán)境影響的積極適應(yīng) 從遺傳學(xué)方面講動物的穩(wěn)定性也是較差的 一般用一群群體內(nèi)存在較大差異的動物進(jìn)行實驗 要檢測到我們感興趣的目的生物學(xué)變化 就必須用大量的動物進(jìn)行實驗 二 差異的分類和控制1 實驗者帶來的差異實驗者帶給實驗的差異主要有兩種 一是 與正確恰當(dāng)?shù)膶嶒灢僮饔嘘P(guān) 如 注射 灌胃口服 外科手術(shù)等 二是 缺乏準(zhǔn)確的測量手段 對第一種原因產(chǎn)生的差異 其控制應(yīng)以確保實驗過程和操作的一致性 準(zhǔn)確性和完整性為目的 對第二種原因產(chǎn)生的差異 其控制的主要方法就是對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行多次測量 例子 動物注射給藥動物的抓取固定操作外科手術(shù) 不準(zhǔn)確的測量測量儀器本身的不準(zhǔn)確觀察的不準(zhǔn)確GLP是1970sFDA制定的實驗操作標(biāo)準(zhǔn) 保證用于藥品登記的實驗數(shù)據(jù)可信準(zhǔn)確 這種基于通過工作質(zhì)量的保證實現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)信息可信準(zhǔn)確的思想 為全球公認(rèn)接受 GLP觀念的引入明顯減少了科學(xué)研究工作中測量方法產(chǎn)生的差異 2 動物帶來的差異1 動物的來源的差異2 動物飼養(yǎng)管理的差異3 生活在不同的環(huán)境4 健康狀況不同5 動物之間相互作用引起的差異 1 動物來源的差別由于遺傳漂變可能來源于不同供貨商的動物存在遺傳學(xué)的差異 隨后由于飼養(yǎng)的環(huán)境方面的差異造成表型上的差異 加之 目前還沒有兩個供貨商是采用完全一樣的飼養(yǎng)管理程序或完全一樣的飼養(yǎng)環(huán)境 而動物在產(chǎn)后的發(fā)育階段是行為類型發(fā)育的敏感期 決定成年后保持行為類型和社會相互關(guān)系 因此有必要把動物來源的因素考慮到實驗的設(shè)計中 并采用適當(dāng)?shù)目刂剖侄螜z查是否還應(yīng)延長時間讓動物適應(yīng)實驗環(huán)境 2 動物飼養(yǎng)管理的差別動物飼養(yǎng)管理方面的微小變化會對動物的行為 生化和生理產(chǎn)生就巨大的影響 如 在其他環(huán)境條件恒定不變的情況下 只改變飼養(yǎng)人員就可使小鼠的繁殖性能顯著下降 猜想這些影響群體性能的原因與視覺 聽覺或嗅覺有關(guān) 因此明智的做法是保證動物在新的環(huán)境和更換飼養(yǎng)人員的情況下 至少讓動物適應(yīng)調(diào)整1周 才能開始實驗 3 生活在不同的環(huán)境動物對其生活的環(huán)境是敏感的 一個微小的變化都可以影響到它們的行為和生理學(xué) 這里我們強(qiáng)調(diào)的是動物所占據(jù)的空間 微環(huán)境的差別 例如 與進(jìn)風(fēng)口和排氣口的相對位置不同 垂直位置不同 會造成物理 化學(xué)和微生物組成的空間差異 這些情況我們在進(jìn)行實驗設(shè)計時也應(yīng)加以考慮 4 動物健康狀況臨床疾病會引起明顯的疾病癥狀 患病的動物是不能用來做實驗的 而亞臨床疾病不表現(xiàn)出疾病癥狀 不容易判斷它是否存在 它主要的影響有二 一是 疾病可能影響特定的器官 抑制它們的功能 改變動物的生理和生化狀態(tài) 如果這一功能是實驗過程的測定結(jié)果時 那么實驗結(jié)果很可能產(chǎn)生偏差 二是 亞疾病從廣義上講 對動物的健康造成不利影響 使動物對研究的操作影響變得敏感 感染帶來的更大問題是疾病的嚴(yán)重程度根據(jù)動物的體質(zhì)而變化 因此在實驗的整個動物群體中差別被加大 5 動物之間相互作用引起的差異A 動物是群居還是獨居要根據(jù)動物種屬的行為學(xué)特性而定 實驗前應(yīng)了解所使用動物對群居的忍耐方式的不同 如 地鼠是獨居動物 在實驗條件下不適合群居生活 而小鼠的大多數(shù)品系獨居是一種應(yīng)激情形 3 5只小鼠最佳 或獨居的動物給予一定的豐富生活的物品 遮掩物和玩具 可降低應(yīng)激情形 B 動物社會階層的建立 會影響到實驗的數(shù)據(jù)的差異 另外還要考慮動物建立社會等級的過程中 存在相當(dāng)高的侵略性 群體中因而引起持續(xù)的應(yīng)激和明顯影響動物行為學(xué) 生理學(xué)和生化特征的情況 實驗前將動物分組群居時 讓動物等級社會完全建立穩(wěn)定再進(jìn)行實驗處理是十分必要的 人員培訓(xùn)的重要性1 了解動物飼養(yǎng)管理的基本知識 2 規(guī)范操作減少動物緊張和痛苦水平 3 隨機(jī)化的處理安排減少處理動物對隨后動物處理的困難和帶來實驗數(shù)據(jù)差異 一個有效減少由于不專業(yè)操作帶來的結(jié)果差異的方法是在單位建立專業(yè)化的中心設(shè)施和部門 由專業(yè)化的操作能手代替研究者進(jìn)行操作 SHEFFIELD大學(xué)進(jìn)行小鼠免疫的例子 三 實驗設(shè)計的步驟1 開始階段1 文獻(xiàn)查閱2 科研方法3 陳述問題 目標(biāo)和假說4 動物模型的確定5 實驗人員的確定 1 文獻(xiàn)查閱查閱的文獻(xiàn)應(yīng)廣泛包括現(xiàn)在和過去的雜志以及網(wǎng)絡(luò)上的信息資源 如 MEDLINE TOXLINE PUBMED NCBI等 目的是了解清楚你所研究的焦點問題都已知道些什么 明確所用的方法 動物模型 排除不必要的重復(fù)研究 也是為IACUC審查提供項目不是重復(fù)研究 替代動物實驗的方法不可行 可能引起動物疼痛的操作已得到評估認(rèn)可的證據(jù) 2 確立科研方法1觀察和描述實驗中的現(xiàn)象 2系統(tǒng)地提出問題的解釋和學(xué)說 3利用學(xué)說預(yù)測新的觀察結(jié)果 4驗證學(xué)說 3 問題的提出明確提出問題 目標(biāo)和可能的結(jié)果十分關(guān)鍵 提出的問題應(yīng)包括實驗將要說明的問題和它的意義 目標(biāo)應(yīng)該對總目標(biāo)有一個概括性的描述 對特殊的問題加以闡明 應(yīng)對每一個實驗方案有兩個清晰的可能的結(jié)果 如 一個無效 一個預(yù)期 無效結(jié)果明確兩實驗組間沒有差別 預(yù)期結(jié)果表明在實驗組之間有真實的差別 例子 提出問題 那種飼料引起大鼠體重增加 是飼料A還是B 無效 各組實驗預(yù)期得到同樣結(jié)果 即大鼠用飼料A和B體重增加相同 預(yù)期 實驗組之間預(yù)期出現(xiàn)不同的結(jié)果 不可檢驗 結(jié)果不容易明確或解釋 4 動物模型的確定為實驗選擇最適當(dāng)?shù)膭游锬Ｐ?有以下幾點建議 1使用系統(tǒng)發(fā)育水平最低的動物 2使用的動物具有想要的種屬或品系專一的特點或者具有特定研究目的必需的特點 3考慮在實驗期間得到和維持動物模型所需要的花費 4充分查閱文獻(xiàn) 與同一領(lǐng)域的同事討論 與供應(yīng)商或動物模型資源庫聯(lián)系確定動物模型可能的來源渠道 5在最終決定動物模型前征詢實驗動物獸醫(yī)的意見 5 實驗合作者的確定根據(jù)實驗實施的操作 決定什么樣專長的人是需要的 在開始項目前 就確定每個人的職責(zé)和進(jìn)行的工作以及資格 合理地進(jìn)行人員的分工安排 參與計算 實驗設(shè)計和樣品收集對確保所得數(shù)據(jù)的有效性是十分重要的 一般一個大型研究單位的實驗動物中心設(shè)施可提供涉及本專業(yè)高技術(shù)含量的操作和昂貴裝備的服務(wù) 2 正式設(shè)計階段1 研究方案2 實驗單元3 N因子 實驗組別的動物只數(shù)4 對照5 隨機(jī)化 1 研究方案針對提出的問題 研究目標(biāo)和假說 進(jìn)行實驗的所有操作及安排應(yīng)細(xì)心地計劃和記錄在案 方案中應(yīng)包括針對可控實驗變量的實驗操作 適合測定的變量參數(shù) 即得到準(zhǔn)確測定實驗變量控制的效應(yīng) 獲得樣品和產(chǎn)生實驗數(shù)據(jù)的最適方法 項目的所有實物和數(shù)據(jù)收集和測定的時間安排表都應(yīng)這時確定 實際操作的討論包括動物模型持續(xù)的時間 慢性研究 模型中預(yù)期疾病的進(jìn)程 決定測定的最適時間點 人員參加項目的時間和崗位 實驗花費 已知和潛在的危害因子也必須明確 最小危害因子風(fēng)險適當(dāng)預(yù)防措施也必須在方案中明確 所有實驗操作步驟應(yīng)通過SOP詳細(xì)規(guī)定 方案中還應(yīng)包括數(shù)據(jù)分析的方法 如果組間差異是通過統(tǒng)計學(xué)計算而得 那么應(yīng)明確所用統(tǒng)計學(xué)檢驗的方法 由數(shù)據(jù)分析對最初所提問題作出回答并接受或否決假說 由此得出結(jié)論 2 實驗單元研究的實體是實驗單元 可以是一個動物個體 也可以是一組動物群體 例如 當(dāng)測試藥物治療和外科手術(shù)時 一個大鼠個體就是一個實驗單元 當(dāng)測試環(huán)境致畸時 一整窩大鼠就是一個實驗單元 3 實驗組別的動物只數(shù)將適當(dāng)數(shù)量的動物分配到每一個實驗組別 是實驗設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié) 為了得到統(tǒng)計學(xué)意義的結(jié)果 每一實驗組的動物數(shù)量一般是通過預(yù)期各組間結(jié)果差異的可能程度采用特定統(tǒng)計學(xué)檢驗而決定的 一個標(biāo)準(zhǔn)籠所能容納動物的數(shù)量也是實驗組動物數(shù)量確定的實際考慮的因素 4 對照過多的變量 如遺傳 環(huán)境 感染因子 對動物實驗的結(jié)果產(chǎn)生影響 因此設(shè)置對照動物消除這些外來變量或可能未知的變量帶來的影響 總之 每一個實驗都應(yīng)使用對照組動物與實驗組動物有一個直接對應(yīng)的關(guān)系 對照的種類很多 包括 陽性對照 陰性對照 空白對照 媒介物對照 比擬物對照 5 隨機(jī)化動物分組時必須將動物隨機(jī)分配到實驗各組 以確保研究的變量在各組中不會導(dǎo)致偏差數(shù)據(jù) 為達(dá)到隨機(jī)化必須在開始時將動物群體限定好 隨機(jī)化的方法常用1每一只動物有一個固定的編號 進(jìn)行 暗箱 抽數(shù) 并隨機(jī)分配它們到不同組中 2利用隨機(jī)數(shù)字表或計算機(jī)隨機(jī)程序 3 設(shè)計后階段1 實驗操作步驟的確認(rèn)2 人員的確認(rèn)3 小規(guī)模預(yù)實驗4 數(shù)據(jù)的輸入和分析5 評價 1 實驗操作步驟的確認(rèn)IACUC對實驗操作的確認(rèn)其他委員會對實驗操作的確認(rèn) 2 人員參加研究項目的所有人員必須經(jīng)過培訓(xùn)和資格認(rèn)可 3 小規(guī)模的預(yù)實驗是使用數(shù)量少的動物得到預(yù)示性的數(shù)據(jù) 目的1通過預(yù)實驗將操作和使用的技術(shù)固定完善 2預(yù)實驗的數(shù)據(jù)是申請資助項目方案中證明其合理性的重要依據(jù) 增加中標(biāo)的機(jī)會 3估計變量參數(shù)測定的誤差 為計算樣本量提供依據(jù) 4 數(shù)據(jù)的輸入和分析研究者對數(shù)據(jù)的正確收集 輸入和分析負(fù)有完全的責(zé)任 當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時 很容易發(fā)生數(shù)據(jù)輸入的錯誤 如組標(biāo)識調(diào)換 個體標(biāo)識調(diào)換 因此數(shù)據(jù)分析前 數(shù)據(jù)質(zhì)量保證程序應(yīng)建立并在實驗設(shè)計中包含 確保數(shù)據(jù)輸入的錯誤能及時辨別 四 對照的設(shè)立在實驗中設(shè)立對照組動物 是為了與實驗組動物有一個直接對應(yīng)的關(guān)系 以消除過多變量和未知變量對實驗結(jié)果產(chǎn)生的影響 對照的種類有以下幾種 1 陽性對照2 陰性對照3 空白對照4 媒介物對照5 比擬物對照 1 陽性對照陽性對照的作用是作為一個標(biāo)準(zhǔn)測量各實驗組間差異的程度 另一個是用來證明動物反應(yīng)是可探測的 為實驗方法提供質(zhì)量控制 2 陰性對照陰性對照是期望正常狀態(tài)不產(chǎn)生變化 陰性對照的目的是保證未知變量對實驗組動物引起相反的效應(yīng)不存在 即排除假陽性結(jié)果 3 空白對照是模擬處理組過程而實際上沒有給予受試物或處理 4 媒介物對照在測試化合物溶于一種媒介時 這種研究要使用媒介物對照 與給測試物的方法一樣 只給予媒介物 當(dāng)與非處理的對照比較時 溶媒對照將確定溶劑是否會引起什么效應(yīng) 5 比擬物對照屬于陽性對照 用一個已知的的處理來對比待測處理 以此來確定新的藥物或處理是否有改善和提高 五 樣本大小的確定1 小規(guī)模預(yù)實驗2 預(yù)期目標(biāo)成功率低的實驗3 驗證假說的實驗 1 小規(guī)模預(yù)實驗小規(guī)模預(yù)實驗設(shè)計是為了探索一個新的研究領(lǐng)域 確定是否能在不同的實驗條件下對研究的變量以足夠的精度測得變量值 同時檢查所要進(jìn)行實驗的必備條件 由于前期資料信息的缺乏或?qū)嶒灣晒Φ目赡懿荒芸隙?有些實驗的樣本大小是無法計算的 而另一些實驗是將復(fù)雜的統(tǒng)計學(xué)設(shè)計簡化成一個重要的比較事件 此時樣本的大小應(yīng)足夠大達(dá)到可以發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)意義的顯著差別 例子 假定一個科研人員想要確定是否X因子在炎癥模型動物中水平升高 實驗室已經(jīng)有了測定X因子的技術(shù)方法 現(xiàn)在要確定的是在一群小鼠中X因子的差異 研究方案中 該科研人員設(shè)計10只動物在誘發(fā)炎癥前和后測定X因子的濃度 這個預(yù)實驗的結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析可估計誘發(fā)炎癥前和后X因子濃度的平均值和方差 同時可估算平均值的區(qū)別 這些估算結(jié)果可以用來為進(jìn)一步的實驗計算樣本大小 效應(yīng)大小 標(biāo)準(zhǔn)誤差 SD 力度和顯著性水平一般 要計算樣本大小 必須提供三或四個已知因素 1 效應(yīng)大小 一般為兩組之間的差別 2 對連續(xù)性變量而言的群體標(biāo)準(zhǔn)誤差 SD 3 測定假定效應(yīng)的期望力度 4 顯著性水平 前兩個因素對特定實驗是對應(yīng)的 而后兩個因素一般為慣例固定的 效應(yīng)大小是研究者希望檢測效應(yīng)的程度必須以定量的形式陳述表示 研究的目的變量之體標(biāo)準(zhǔn)誤差 SD 可以由小規(guī)模預(yù)試驗的結(jié)果得到 也可以由同一實驗室以前的結(jié)果或科研文獻(xiàn)中得到 統(tǒng)計學(xué)分析方法如雙樣t檢驗或通過x2 卡方 比較比率的應(yīng)用是由實驗設(shè)計的類型決定的 為避免偏差 假定動物被隨機(jī)分配到不同的測試組 飼養(yǎng)在相同的環(huán)境中 這時實驗的力度是指實驗效應(yīng)被測出的概率 一般定為0 8或0 9 即科研人員在假定效應(yīng)存在的情況下 有80 或90 機(jī)會發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)意義上的結(jié)果 而此時1減去力度的符號表示為 是指得到一個假陰性結(jié)果 false negative 的幾率 即不能拒絕否定一個不真實無效假說或不能測得某特定處理效應(yīng)的幾率 陽性結(jié)果的規(guī)定概率即顯著性水平用 表示 一般選擇在0 05或0 01 換句話說 科研工作者錯誤表明差別 顯著 而此時事實上不存在差別 的機(jī)會不會大于5 或1 一旦力度值和顯著性水平選定 統(tǒng)計學(xué)模型 如卡方 t 檢驗 差異分析 線性回歸 選定 然后給出研究者期望效應(yīng)的的大小以及群體SD因子 就可以計算實驗所用樣本 動物數(shù)量 的大小 2 預(yù)期目標(biāo)成功率低的實驗由于實驗過程成功的機(jī)會不穩(wěn)定 變數(shù)太大 這類實驗所用動物數(shù)量的計算是很困難的 例子 通過基因插入到受精卵或ES細(xì)胞制作轉(zhuǎn)基因動物 需要大量的動物 假定所有步驟的成功率都是5 那么用單組實驗的公式N log logp 計算可得要用50只動物 如果成功率為1 將需要300只動物 制作一個轉(zhuǎn)基因動物系 3 驗證一個假說的正式實驗驗證假說的實驗是常見的動物實驗類型 可以通過得到相關(guān)的一些有用信息 估算所需要的動物數(shù)量 一般來說 有三種類型的變量可以測定1 二分變量 一般表現(xiàn)為是 否結(jié)果的百分率 如 在某給定時間疾病或生存的發(fā)生 2 連續(xù)變量 如某一物質(zhì)在體液中的濃度或生理功能如血流速度或排尿 3 一個事件發(fā)生的時刻 如疾病或死亡發(fā)生的時刻 這些變量數(shù)據(jù)之間的顯著性差異現(xiàn)在有許多的統(tǒng)計學(xué)方法來檢測 一般 要知道或計算樣本大小 必須提供3或4個已知因素1 效應(yīng)大小 一般為兩組間的差別 2 群體標(biāo)準(zhǔn)誤差 SD 對連續(xù)性變量 3 測定假定效應(yīng)的實驗期望力度用 表示 4 顯著性水平 用a表示 前兩個因素對特定實驗是專一的 而后兩個因素一般為慣例固定的 一般來說 研究人員希望看到差別的樣本越小或群體變異性越大 觀察到顯著性差異的樣本量一定越大 我們可以從專業(yè)網(wǎng)站上得到計算樣本量大小的服務(wù) www biomath info 幾個計算公式 1 二分變量 比率或百分率 N C PcQc PeQe d2 2 d 22 連續(xù)變量N 1 2C s d 2用于研究比較兩組的平均值 舉例 二分變量 比率或百分率 這里pc是對照組中某事件發(fā)生百分率 pe是實驗組中某事件發(fā)生百分率 qc 1 pc qe 1 pe d是pc和pe之間的差別 以一個正值表示 C是一個常數(shù)根據(jù) 和 選定的值而定 可通過查表而得 舉一個例子 來說明該公式的應(yīng)用 假如 以前的研究告訴我們 某一品系的大鼠老年時腫瘤的發(fā)生率是20 而實驗設(shè)計解決的問題是是否同一品系大鼠經(jīng)某化合物處理會在老年時增加腫瘤的發(fā)生率 這時假定化合物處理動物后老年時腫瘤發(fā)生率增加到50 探測到這種增加的幾率為80 測試是在P 0 05的顯著性水平進(jìn)行 即力度為0 8 0 05 查得常數(shù)C 7 85 用公式1可計算出實驗每組用動物數(shù)為31 07或約32只 總共64只動物 舉例 連續(xù)變量這里S是變量的群體標(biāo)準(zhǔn)誤估算值 d是研究者期望測得的差別即所說的效應(yīng)水平 C是一個根據(jù) 顯著性水平 和 力度 查表得到的常數(shù) 舉個例子 假定在一個影響體重的實驗中 大鼠在某一個年齡的平均體重是400克 SD為23克 某一減少食欲的化學(xué)物質(zhì)用來進(jìn)行實驗以了解該化合物是否會改變大鼠的體重 同時假定研究人員在處理組和對照組之間能以90 的力度測得大鼠體重20克的減少 并且顯著性水平為5 查得常數(shù)C為10 51 用雙側(cè)非配對t檢驗 用雙側(cè)是因為化合物也可能增加體重 可根據(jù)公式2計算出每組所用動物數(shù)量為28 8只 即大約整個實驗需要用60只大鼠 30 2 六 動物實驗中輔助變量的應(yīng)用1 輔助變量的定義2 輔助變量在動物實驗設(shè)計中的應(yīng)用1 完全隨機(jī)化設(shè)計2 隨機(jī)化模塊設(shè)計3 引入統(tǒng)計學(xué)分析的輔助變量4 利用輔助變量判斷局外數(shù)據(jù)5 利用輔助變量評價隨機(jī)化過程6 利用輔助變量評價觀測的一致性7 利用輔助變量解釋實驗之間的差異 1 輔助變量的定義除實驗中限定或主要目的反應(yīng)變量外 可以收集的其他變量的總稱 它與目的反應(yīng)變量不一定有直接關(guān)系 包括被記錄但在實驗設(shè)計中不利用的變量 以及不引入到對主要實驗反應(yīng)變量正規(guī)分析中的變量 但往往這些記錄的變量在實驗的分析和解釋時起到輔助的作用 記錄所有觀察到的變量作為實驗過程的一部分 保存所有動物個體的信息作為實驗記錄的一部分是非常重要的 實際上 不能確定動物及其相關(guān)的個體信息會嚴(yán)重限制信息用于實驗的可能性 2 輔助變量在動物實驗設(shè)計中的應(yīng)用實驗設(shè)計的主要目的一是保證所測變量的任何差異是由處理造成的 而不是其他非對照變量引起 另一個目的是通過控制確定的變量在盡可能小的范圍內(nèi) 減少所測反應(yīng)的變異性 這樣對處理效應(yīng)的評介更準(zhǔn)確 1 完全隨機(jī)化化設(shè)計完全隨機(jī)化設(shè)計依賴于用一個保證每只動物有均等可能接受任何處理的過程 將處理分配給實驗動物 處理動物的順序也應(yīng)是隨機(jī)化過程的一部分 以保證所有處理動物和處理時間以及反應(yīng)測量之間的差別以均等的幾率散布在所有的處理組中 只有這樣才有可能對實驗差異和可能的偏差減少到最小 從而得到可靠的結(jié)果 但是如果實驗用的動物之間本身差別就比較大 而實驗用的動物數(shù)量又較少 那么隨機(jī)化的過程本身就可能在組間引入了不能接受的差別 導(dǎo)致實驗差異可能很大以至于在處理組之間不能探測到什么差別 在這個時候輔助變量 性別 體重等 的應(yīng)用可以幫助我們進(jìn)行組別的動物分配 達(dá)到完全隨機(jī)化想要達(dá)到的目的 2 隨機(jī)化模塊設(shè)計分模塊是為了控制一個或更多獨立變量 并用來指導(dǎo)實驗者進(jìn)行一定操作的方法 這些獨立的變量可能是實驗用動物的特征 如性別 或窩仔 或是實驗的環(huán)境因素 如 籠或架上的有效空間 實驗者可以將動物分成組 模塊 各組 模塊 內(nèi)的動物盡可能在這些特征方面一致 這種分組相關(guān)特征的選定 是根據(jù)實驗者對它可能效應(yīng)的知識背景而定 一般來說 社會和環(huán)境效應(yīng)主要來自于群居結(jié)構(gòu) 與動物的品系 年齡和性別有關(guān) 并可影響到實驗結(jié)果 例如 動物可以分成雌性組和雄性組 年輕和年長組 體重大和小組 甚至 如果實驗用的動物一開始就是一個均勻的單一組 如40只小鼠品系一致 年齡一致 體重在有限小的范圍內(nèi) 飼養(yǎng)的每籠數(shù)量有一定限制 如每籠飼養(yǎng)不能多于10只 那么籠盒就成了一個重要的變量 因為養(yǎng)在一個籠內(nèi)的小鼠相似的方面比起與別的籠盒內(nèi)的小鼠相似的更多 在同一天的同一時刻處理所有的動物或測量反應(yīng)是不可能辦到的 這種情況下 處理或測量的時刻就成為可能影響結(jié)果的重要變量 也是實驗者應(yīng)該控制和在設(shè)計中考慮分模塊的可能因素 3 引入統(tǒng)計學(xué)分析的輔助變量1 協(xié)變量分析指那些可以測量但不容易控制又影響反應(yīng)的變量 在統(tǒng)計學(xué)分析時可以采用變形的方式減少它對實驗結(jié)果的影響 例如 實驗中觀察某個指標(biāo)的增加情況 可以在統(tǒng)計學(xué)分析中以增加的百分率形式進(jìn)行比較 可以減少初始值差異對結(jié)果的影響 2 多次測量在許多實驗中動物都是天天觀察和測量 這種多次測量 實際上可以將測量的錯誤 平均掉 從而增加分析的精確度 許多情況下 簡單地將多次測量的數(shù)據(jù)總和起來就可以了 例如 整個實驗期間動物體重的增加可將每天動物體重增加的數(shù)據(jù)總和 另一些情況 表現(xiàn)為反應(yīng)線的斜率 反應(yīng)峰值時間 或曲線下的面積 總之采用多次測量 得到數(shù)據(jù)的一個完整集合形成實驗結(jié)果的一部分 并可能通過適當(dāng)?shù)姆治鎏峁┫嚓P(guān)的信息 3 多變量分析在有些動物實驗中 每只動物測量好幾個不同的特征 例如 10個以上的血液特征參數(shù)被同時測定 在涉及基因微陣列的實驗中 在一個個體中幾千個特征要被測定 那么這時多變量分析的方法就值得去采用 4 利用輔助變量探測局外數(shù)據(jù)局外數(shù)據(jù)或極端數(shù)據(jù) 對分析有不利的影響 擾亂統(tǒng)計分析的結(jié)果 導(dǎo)致產(chǎn)生錯誤的結(jié)論 但不幸的是 對于這些數(shù)據(jù)的探測和判定和處理還沒有一個明確的解決辦法 有些局外數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)抄或輸入的錯誤 可以通過追查記錄更正 而有些情況下 輔助變量可