Alan: Deneysel biyoloji ve biyostatistik | IBO becerisi: Veriden çıkarımın sınırını savunmak
Deneyin gerçek birimi nedir?
Biyolojik tekrarlar bağımsız biyolojik örneklerden, teknik tekrarlar ise aynı örneğin yinelenen ölçümlerinden gelir. Kontrollü bir deneyde deney birimi, müdahalenin bağımsız atandığı en küçük birimdir. Bağımsız donör, deney birimi ve ölçüm birimi her düzenekte aynı düzeyde olmayabilir. Lazic ve diğerleri, biyolojik deneylerde örneklem birimi. Üç fareden alınan toplam 30 mikroskop alanı, fare düzeyinde 30 bağımsız tekrar oluşturmaz. Aksi durumda sahte tekrar (pseudoreplication) oluşur ve belirsizlik yapay biçimde küçük görünebilir. Rastgele atama, gruplar arasında bilinen ve bilinmeyen karıştırıcıların dengelenmesini amaçlar; kör ölçüm ise gözlemci beklentisinden doğan yanlılığı azaltabilir.
Bir p değeri, sıfır hipotezi ve istatistiksel model doğru kabul edildiğinde gözlenen veya daha uç bir test istatistiğinin olasılığına ilişkindir; sıfır hipotezinin doğru olma olasılığı değildir. Güven aralığı da tek bir hesaplanan aralığa ait parametrenin olasılığı değildir; uygun tekrar örneklemelerde yöntemin kapsama özelliğini ifade eder. Etki büyüklüğü ve güven aralığı, tek başına anlamlılık kararından daha fazla biyolojik bilgi sunabilir.
Birden fazla deney ve karşılaştırma
Faktöriyel tasarım, iki faktörün ana etkileriyle etkileşimlerini ayırmaya yardım edebilir. Örneğin sıcaklık ve genotip için 2×2 tasarımda genotipin etkisi sıcaklığa göre farklıysa etkileşim vardır. Birçok hipotez test edildiğinde rastgele anlamlı sonuç sayısı artar; aile içi hata oranı (Bonferroni gibi) veya yanlış keşif oranı (FDR) yöntemleri kullanılabilir. Ancak seçilen düzeltme araştırma sorusuna uygun olmalıdır. İstatistiksel anlamlılık, nedenselliği otomatik olarak kurmaz; biyolojik mekanizma ve deney tasarımı ayrıca gerekir.
Sentetik veri tablosu ve problem
Araştırmacı 4 ayrı petri kabında kontrol, 4 ayrı petri kabında ilaç uyguluyor. Her kaptan 20 hücre ölçüyor. Uygulama kabın tamamına yapılmış ve kaplar bağımsız rastgele atanmış olsun. İstatistiksel birim ve biyolojik tekrar sayısı hangisidir?
A) Hücre; n=80/grup. B) Petri kabı; n=4/grup. C) Ölçüm cihazı; n=1. D) Hücre ve kap eşdeğerdir. E) 160 bağımsız deney vardır.
Doğru yanıt: B. Müdahalenin bağımsız atama birimi petri kabıdır; 20 hücre aynı kabın içinden gelen alt ölçümlerdir. Çok düzeyli model kurulabilir ama bu yapı n=80 bağımsız kap varmış gibi varsayılmasını haklı çıkarmaz.
Derinleştirme: rastgele atama, körleme ve hiyerarşik veri
Petri kapları bağımsız müdahale birimi ise hücreler kapların içinde kümelenmiştir. Küme içi benzerlik arttığında bütün hücreleri bağımsız sayan analiz standart hatayı olduğundan küçük gösterebilir. Çözüm, kap ortalamalarını karşılaştırmak veya kap düzeyini rastgele etki olarak içeren uygun hiyerarşik modeller kullanmaktır. Ayrıca birçok genin ifadesi aynı anda test ediliyorsa tek tek p<0,05 eşiği yanlış keşifleri artırır; FDR düzeltmesi ve biyolojik etki büyüklüğü birlikte raporlanmalıdır.
İkinci analiz: Her biri 20 hücre içeren dört ayrı kaptan alınan toplam 80 hücre, kap düzeyindeki müdahale için n=4 biyolojik tekrar sağlar. Her kap ortalaması 10, 11, 12, 13 ise hücre düzeyi yüzlerce ölçüm olsa bile kaplar arası örnekleme belirsizliği bu dört sayıyla yakından ilişkilidir. Deneyin birimi tespit edilmeden yapılan çok düşük p değerleri güvenilmez olabilir.
Kaynak yönlendirmesi: IBO hazırlık ve problem çözme vurgusu; Motulsky, Intuitive Biostatistics; Lazic, Experimental Design for Laboratory Biologists.