BIOSTATISTIEK: GESCHIEDENIS, VAKGEBIED EN TOEPASSINGEN - BIOLOGIE - 2025

De biostatistiek is een wetenschap die deel uitmaakt van de statistiek, en voornamelijk wordt toegepast op andere disciplines binnen de biologie en geneeskunde.

Biologie is een uitgebreid vakgebied dat verantwoordelijk is voor het bestuderen van de enorme verscheidenheid aan levensvormen die op aarde bestaan ​​- virussen, dieren, planten, enz. - vanuit verschillende gezichtspunten.

Bron: pixabay.com

Biostatistiek is een zeer nuttig hulpmiddel dat kan worden toegepast bij de studie van deze organismen, inclusief het experimentele ontwerp, de gegevensverzameling om de studie uit te voeren en de samenvatting van de verkregen resultaten.

Zo kunnen de gegevens op een systematische manier worden geanalyseerd, wat leidt tot het verkrijgen van relevante en objectieve conclusies. Op dezelfde manier heeft het tools waarmee de resultaten grafisch kunnen worden weergegeven.

Biostatistiek heeft een brede reeks subspecialiteiten in moleculaire biologie, genetica, landbouwstudies, dieronderzoek - zowel in het veld als in het laboratorium, klinische behandelingen bij mensen, onder anderen.

Geschiedenis

In het midden van de zeventiende eeuw ontstond de moderne statistische theorie met de introductie van de kansrekening en de kansspel- en kansentheorie, ontwikkeld door denkers uit Frankrijk, Duitsland en Engeland. Waarschijnlijkheidstheorie is een kritisch concept en wordt beschouwd als de "ruggengraat" van moderne statistieken.

Enkele van de meest opmerkelijke bijdragers op het gebied van biostatistiek, en statistieken in het algemeen, worden hieronder vermeld:

James Bernoulli

Bernoulli was een belangrijke Zwitserse wetenschapper en wiskundige van zijn tijd. Bernoulli wordt gecrediteerd met de eerste verhandeling over waarschijnlijkheidstheorie en de binominale verdeling. Zijn meesterwerk werd in 1713 door zijn neef uitgegeven en heet Ars Conjectandi.

Johann Carl Friedrich Gauss

Gauss is een van de meest vooraanstaande wetenschappers op het gebied van statistiek. Van jongs af aan bewees hij een wonderkind te zijn en maakte hij zich bekend op wetenschappelijk gebied sinds hij nog maar een jonge middelbare scholier was.

Een van zijn belangrijkste bijdragen aan de wetenschap was het werk Disquisitiones arithmeticae, gepubliceerd toen Gauss 21 jaar oud was.

In dit boek legt de Duitse wetenschapper de getaltheorie bloot, die ook de resultaten verzamelt van een reeks wiskundigen zoals Fermat, Euler, Lagrange en Legendre.

Pierre Charles-Alexandre Louis

De eerste medische studie waarbij statistische methoden werden gebruikt, wordt toegeschreven aan de arts Pierre Charles-Alexandre Louis, geboren in Frankrijk. Hij paste de numerieke methode toe op studies die verband hielden met tuberculose, wat een aanzienlijke impact had op de medische studenten van die tijd.

De studie motiveerde andere artsen om statistische methoden te gebruiken in hun onderzoek, wat de disciplines enorm verrijkte, vooral die met betrekking tot epidemiologie.

Francis Galton

Francis Galton was een personage dat meerdere bijdragen aan de wetenschap had en wordt beschouwd als de grondlegger van statistische biometrie. Galton was de neef van de Britse natuuronderzoeker Charles Darwin, en zijn studies waren gebaseerd op een mengeling van de theorieën van zijn neef en de samenleving, in het zogenaamde sociaal darwinisme.

Darwins theorieën hadden een grote impact op Galton, die de behoefte voelde om een ​​statistisch model te ontwikkelen dat de stabiliteit van de bevolking zou garanderen.

Dankzij deze bezorgdheid heeft Galton de correlatie- en regressiemodellen ontwikkeld, die tegenwoordig veel worden gebruikt, zoals we later zullen zien.

Ronald Fisher

Hij staat bekend als de vader van de statistiek. De ontwikkeling van modernisering van biostatistieke technieken wordt toegeschreven aan Ronald Fisher en zijn medewerkers.

Toen Charles Darwin de Origin of Species publiceerde, beschikte de biologie nog steeds niet over nauwkeurige interpretaties van de overerving van karakters.

Jaren later, met de herontdekking van de werken van Gregor Mendel, ontwikkelde een groep wetenschappers de moderne synthese van evolutie door beide kennisgroepen samen te voegen: de evolutietheorie door natuurlijke selectie en de wetten van overerving. .

Samen met Fisher ontwikkelden Sewall G. Wright en JBS Haldane de synthese en legden de principes van populatiegenetica vast.

De synthese bracht een nieuwe erfenis in de biostatistiek met zich mee, en de ontwikkelde technieken waren cruciaal in de biologie. Onder hen vallen de verdeling van de steekproef, de variantie, de variantieanalyse en de experimentele opzet op. Deze technieken hebben een breed scala aan toepassingen, van landbouw tot genetica.

Wat bestudeert biostatistiek? (Studierichting)

Biostatistiek is een tak van statistiek die zich richt op het ontwerp en de uitvoering van wetenschappelijke experimenten die worden uitgevoerd bij levende wezens, op de verwerving en analyse van gegevens verkregen door middel van genoemde experimenten, en op de daaropvolgende interpretatie en presentatie van de resultaten van de analyses.

Aangezien de biologische wetenschappen een uitgebreide reeks studiedoelstellingen omvatten, moet biostatistiek even divers zijn en erin slagen om de verscheidenheid aan onderwerpen aan te pakken die de biologie wil bestuderen, karakteriseren en analyseren van levensvormen.

Toepassingen

De toepassingen van biostatistiek zijn zeer divers. De toepassing van statistische methoden is een intrinsieke stap van de wetenschappelijke methode, dus elke onderzoeker moet statistieken combineren om zijn werkhypothesen te testen.

Gezondheidswetenschappen

Biostatistiek wordt op gezondheidsgebied gebruikt om resultaten te produceren met betrekking tot onder meer epidemieën, voedingsstudies.

Het wordt ook direct gebruikt in medische onderzoeken en bij de ontwikkeling van nieuwe behandelingen. Statistieken maken het mogelijk om objectief te onderscheiden of een medicijn positieve, negatieve of neutrale effecten had op het ontstaan ​​van een bepaalde ziekte.

Biologische Wetenschappen

Voor elke bioloog is statistiek een onmisbaar hulpmiddel bij onderzoek. Op enkele uitzonderingen na van puur beschrijvende werken, vereist onderzoek in de biologische wetenschappen een interpretatie van de resultaten, waarvoor de toepassing van statistische tests noodzakelijk is.

Statistieken stellen ons in staat te weten of de verschillen die we waarnemen in biologische systemen te wijten zijn aan toeval, of dat ze significante verschillen weerspiegelen waarmee rekening moet worden gehouden.

Op dezelfde manier maakt het het mogelijk om modellen te maken om het gedrag van een variabele te voorspellen, bijvoorbeeld door correlaties toe te passen.

Basistests

In de biologie kan een reeks tests worden gespecificeerd die vaak in onderzoek worden gedaan. De keuze van de geschikte test hangt af van de biologische vraag die moet worden beantwoord en van bepaalde kenmerken van de gegevens, zoals de verdeling van homogeniteit van varianties.

Tests voor één variabele

Een eenvoudige test is de vergelijking van het t-paar van de Student. Het wordt veel gebruikt in medische publicaties en in gezondheidszaken. Over het algemeen wordt het gebruikt om twee steekproeven te vergelijken met een grootte kleiner dan 30. Het veronderstelt gelijkheid in de varianties en normale verdeling. Er zijn varianten voor gepaarde of ongepaarde monsters.

Als het monster niet voldoet aan de aanname van de normale verdeling, zijn er tests die in deze gevallen worden gebruikt, en deze staan ​​bekend als niet-parametrische tests. Voor de t-toets is het niet-parametrische alternatief de Wilcoxon-ranktoets.

Variantieanalyse (afgekort als ANOVA) wordt ook veel gebruikt en stelt iemand in staat te onderscheiden of verschillende monsters significant van elkaar verschillen. Net als de t-toets van de student veronderstelt het gelijkheid in de varianties en normale verdeling. Het niet-parametrische alternatief is de Kruskal-Wallis-test.

Als u de relatie tussen twee variabelen wilt vaststellen, wordt een correlatie toegepast. De parametrische test is de Pearson-correlatie en de niet-parametrische is de Spearman-rangcorrelatie.

Multivariate tests

Het is gebruikelijk om meer dan twee variabelen te willen bestuderen, dus multivariate tests zijn erg handig. Deze omvatten regressiestudies, canonieke correlatieanalyse, discriminantanalyse, multivariate variantieanalyse (MANOVA), logistische regressie, analyse van hoofdcomponenten, enz.

Meest gebruikte programma's

Biostatistiek is een essentieel instrument in de biologische wetenschappen. Deze analyses worden uitgevoerd door gespecialiseerde programma's voor de statistische analyse van gegevens.

SPSS

Een van de meest gebruikte wereldwijd, in de academische omgeving, is SPSS. Een van de voordelen is de verwerking van grote hoeveelheden gegevens en de mogelijkheid om variabelen te hercoderen.

S-plus en Statistica

S-plus is een ander veelgebruikt programma dat het - net als SPSS - mogelijk maakt om eenvoudige statistische tests uit te voeren op grote hoeveelheden gegevens. Statistica wordt ook veel gebruikt en wordt gekenmerkt door zijn intuïtieve bediening en de verscheidenheid aan grafische weergaven.

R

Tegenwoordig kiezen de meeste biologen ervoor om hun statistische analyse in R uit te voeren. Deze software wordt gekenmerkt door zijn veelzijdigheid, aangezien er elke dag nieuwe pakketten met meerdere functies worden gemaakt. In tegenstelling tot de vorige programma's, moet u in R het pakket vinden dat de test uitvoert die u wilt doen, en het downloaden.

Hoewel R misschien niet erg gebruiksvriendelijk en gebruikersvriendelijk lijkt, biedt het een breed scala aan nuttige tests en functies voor biologen. Daarnaast zijn er bepaalde pakketten (zoals ggplot) die de visualisatie van de data op een zeer professionele manier mogelijk maken.

Referenties

1. Bali, J. (2017) Basics of Biostatistics: A Manual for Medical Practitioners. Jaypee Brothers Medical Publishers.
2. Hazra, A., & Gogtay, N. (2016). Biostatistiek serie module 1: Basisprincipes van biostatistiek. Indian journal of dermatology, 61 (1), 10.
3. Saha, I., en Paul, B. (2016). Essentiële biostatistiek: voor studenten, postdoctorale studenten medische wetenschappen, biomedische wetenschappen en onderzoekers. Academische uitgevers.
4. Trapp, RG en Dawson, B. (1994). Basis- en klinische biostatistiek. Appleton & Lange.
5. Zhao, Y., en Chen, DG (2018). Nieuwe grenzen van biostatistiek en bio-informatica. Springer.