BIOSTATISTIK: GESCHICHTE, STUDIENBEREICH UND ANWENDUNGEN - BIOLOGIE - 2025

Die Biostatistik ist eine Wissenschaft, die Teil der Statistik ist und hauptsächlich auf andere Disziplinen im Bereich der Biologie und Medizin angewendet wird.

Die Biologie ist ein ausgedehntes Gebiet, das für die Untersuchung der enormen Vielfalt der auf der Erde existierenden Lebensformen - Viren, Tiere, Pflanzen usw. - aus verschiedenen Blickwinkeln verantwortlich ist.

Quelle: pixabay.com

Die Biostatistik ist ein sehr nützliches Instrument, das zur Untersuchung dieser Organismen eingesetzt werden kann, einschließlich des experimentellen Aufbaus, der Sammlung von Daten zur Durchführung der Studie und der Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse.

Somit können die Daten systematisch analysiert werden, was zu relevanten und objektiven Schlussfolgerungen führt. Auf die gleiche Weise verfügt es über Tools, die die grafische Darstellung der Ergebnisse ermöglichen.

Die Biostatistik hat eine breite Palette von Subspezialitäten in den Bereichen Molekularbiologie, Genetik, Agrarstudien, Tierforschung - sowohl im Feld als auch im Labor, unter anderem bei klinischen Behandlungen beim Menschen.

Geschichte

In der Mitte des 17. Jahrhunderts entstand die moderne statistische Theorie mit der Einführung der Wahrscheinlichkeitstheorie und der Theorie der Spiele und des Zufalls, die von Denkern aus Frankreich, Deutschland und England entwickelt wurden. Die Wahrscheinlichkeitstheorie ist ein kritisches Konzept und wird als "Rückgrat" der modernen Statistik angesehen.

Einige der wichtigsten Beiträge auf dem Gebiet der Biostatistik und der Statistik im Allgemeinen sind nachstehend aufgeführt:

James Bernoulli

Bernoulli war ein bedeutender Schweizer Wissenschaftler und Mathematiker seiner Zeit. Bernoulli wird die erste Abhandlung über die Wahrscheinlichkeitstheorie und die Binomialverteilung zugeschrieben. Sein Meisterwerk wurde 1713 von seinem Neffen veröffentlicht und trägt den Titel Ars Conjectandi.

Johann Carl Friedrich Gauß

Gauß ist einer der herausragendsten Wissenschaftler der Statistik. Schon in jungen Jahren erwies er sich als Wunderkind und machte sich im wissenschaftlichen Bereich bemerkbar, seit er noch ein junger Schüler war.

Einer seiner wichtigsten Beiträge zur Wissenschaft war das Werk Disquisitiones arithmeticae, das im Alter von 21 Jahren veröffentlicht wurde.

In diesem Buch stellt der deutsche Wissenschaftler die Zahlentheorie vor, die auch die Ergebnisse einer Reihe von Mathematikern wie Fermat, Euler, Lagrange und Legendre zusammenfasst.

Pierre Charles-Alexandre Louis

Die erste medizinische Studie, bei der statistische Methoden angewendet wurden, wird dem aus Frankreich stammenden Arzt Pierre Charles-Alexandre Louis zugeschrieben. Er wandte die numerische Methode auf Studien im Zusammenhang mit Tuberkulose an, die einen erheblichen Einfluss auf die damaligen Medizinstudenten hatten.

Die Studie motivierte andere Ärzte, statistische Methoden in ihrer Forschung anzuwenden, was die Disziplinen, insbesondere die epidemiologischen, erheblich bereicherte.

Francis Galton

Francis Galton war ein Charakter, der mehrere Beiträge zur Wissenschaft geleistet hat und als Begründer der statistischen Biometrie gilt. Galton war der Cousin des britischen Naturforschers Charles Darwin, und seine Studien basierten auf einer Mischung der Theorien seines Cousins ​​mit der Gesellschaft im sogenannten Sozialdarwinismus.

Darwins Theorien hatten großen Einfluss auf Galton, der die Notwendigkeit verspürte, ein statistisches Modell zu entwickeln, das die Stabilität der Bevölkerung garantiert.

Dank dieser Besorgnis entwickelte Galton die Korrelations- und Regressionsmodelle, die heute weit verbreitet sind, wie wir später sehen werden.

Ronald Fischer

Er ist bekannt als der Vater der Statistik. Die Entwicklung der Modernisierung biostatistischer Techniken wird Ronald Fisher und seinen Mitarbeitern zugeschrieben.

Als Charles Darwin den Ursprung der Arten veröffentlichte, hatte die Biologie noch keine genauen Interpretationen der Vererbung von Zeichen.

Jahre später, mit der Wiederentdeckung der Werke von Gregor Mendel, entwickelte eine Gruppe von Wissenschaftlern die moderne Synthese der Evolution, indem sie beide Wissensbestände zusammenführte: die Evolutionstheorie durch natürliche Auslese und die Erbgesetze. .

Zusammen mit Fisher entwickelten Sewall G. Wright und JBS Haldane die Synthese und etablierten die Prinzipien der Populationsgenetik.

Die Synthese brachte ein neues Erbe in der Biostatistik mit sich, und die entwickelten Techniken waren von zentraler Bedeutung für die Biologie. Darunter fallen die Stichprobenverteilung, die Varianz, die Varianzanalyse und der Versuchsaufbau auf. Diese Techniken haben ein breites Anwendungsspektrum, von der Landwirtschaft bis zur Genetik.

Was studiert die Biostatistik? (Forschungsbereich)

Die Biostatistik ist ein Zweig der Statistik, der sich auf die Konzeption und Durchführung von wissenschaftlichen Experimenten konzentriert, die an Lebewesen durchgeführt werden, auf die Erfassung und Analyse von Daten, die durch diese Experimente erhalten wurden, sowie auf die anschließende Interpretation und Präsentation von die Ergebnisse aus den Analysen.

Da die Biowissenschaften eine umfangreiche Reihe von Studienzielen umfassen, muss die Biostatistik gleichermaßen vielfältig sein und es schaffen, die Vielfalt der Themen zu erfassen, die die Biologie zum Studium, zur Charakterisierung und zur Analyse von Lebensformen anstrebt.

Anwendungen

Die Anwendungen der Biostatistik sind äußerst vielfältig. Die Anwendung statistischer Methoden ist ein wesentlicher Schritt der wissenschaftlichen Methode. Daher muss jeder Forscher Statistiken kombinieren, um seine Arbeitshypothesen zu testen.

Gesundheitswissenschaften

Die Biostatistik wird im Gesundheitsbereich verwendet, um Ergebnisse im Zusammenhang mit Epidemien und Ernährungsstudien zu erzielen.

Es wird auch direkt in medizinischen Studien und bei der Entwicklung neuer Therapien eingesetzt. Statistiken ermöglichen es, objektiv zu erkennen, ob ein Medikament positive, negative oder neutrale Auswirkungen auf die Entwicklung einer bestimmten Krankheit hatte.

Biologische Wissenschaften

Statistik ist für jeden Biologen ein unverzichtbares Instrument in der Forschung. Mit wenigen Ausnahmen von rein beschreibenden Arbeiten erfordert die Forschung in den Biowissenschaften eine Interpretation der Ergebnisse, für die die Anwendung statistischer Tests erforderlich ist.

Mithilfe von Statistiken können wir feststellen, ob die Unterschiede, die wir in biologischen Systemen beobachten, zufällig sind oder ob sie signifikante Unterschiede widerspiegeln, die berücksichtigt werden müssen.

Auf die gleiche Weise können Modelle erstellt werden, um das Verhalten einer Variablen vorherzusagen, indem beispielsweise Korrelationen angewendet werden.

Grundlegende Tests

In der Biologie kann eine Reihe von Tests angegeben werden, die häufig in der Forschung durchgeführt werden. Die Wahl des geeigneten Tests hängt von der zu beantwortenden biologischen Frage und von bestimmten Merkmalen der Daten ab, wie z. B. der Verteilung der Homogenität der Varianzen.

Tests für eine Variable

Ein einfacher Test ist der t-Paar-Vergleich des Schülers. Es ist weit verbreitet in medizinischen Publikationen und in Gesundheitsfragen. Im Allgemeinen werden zwei Stichproben mit einer Größe von weniger als 30 verglichen. Es wird von einer Gleichheit der Varianzen und der Normalverteilung ausgegangen. Es gibt Varianten für gepaarte oder ungepaarte Proben.

Wenn die Stichprobe die Annahme der Normalverteilung nicht erfüllt, werden in diesen Fällen Tests verwendet, die als nichtparametrische Tests bezeichnet werden. Für den t-Test ist die nichtparametrische Alternative der Wilcoxon-Rang-Test.

Die Varianzanalyse (abgekürzt als ANOVA) ist ebenfalls weit verbreitet und ermöglicht es zu erkennen, ob sich mehrere Proben signifikant voneinander unterscheiden. Wie beim t-Test des Schülers wird davon ausgegangen, dass die Varianzen und die Normalverteilung gleich sind. Die nichtparametrische Alternative ist der Kruskal-Wallis-Test.

Wenn Sie die Beziehung zwischen zwei Variablen herstellen möchten, wird eine Korrelation angewendet. Der parametrische Test ist die Pearson-Korrelation und der nichtparametrische ist die Spearman-Rangkorrelation.

Multivariate Tests

Es ist üblich, mehr als zwei Variablen untersuchen zu wollen, daher sind multivariate Tests sehr nützlich. Dazu gehören Regressionsstudien, kanonische Korrelationsanalyse, Diskriminanzanalyse, multivariate Varianzanalyse (MANOVA), logistische Regression, Analyse der Hauptkomponenten usw.

Meist verwendete Programme

Die Biostatistik ist ein wesentliches Instrument in den Biowissenschaften. Diese Analysen werden von speziellen Programmen zur statistischen Analyse von Daten durchgeführt.

SPSS

Eines der weltweit am häufigsten verwendeten im akademischen Umfeld ist SPSS. Zu seinen Vorteilen zählen der Umgang mit großen Datenmengen und die Möglichkeit, Variablen neu zu codieren.

S-plus und Statistica

S-plus ist ein weiteres weit verbreitetes Programm, mit dem - wie mit SPSS - grundlegende statistische Tests für große Datenmengen durchgeführt werden können. Statistica ist ebenfalls weit verbreitet und zeichnet sich durch seine intuitive Handhabung und die Vielfalt der angebotenen Grafiken aus.

R.

Heutzutage entscheiden sich die meisten Biologen dafür, ihre statistischen Analysen in R durchzuführen. Diese Software zeichnet sich durch ihre Vielseitigkeit aus, da täglich neue Pakete mit mehreren Funktionen erstellt werden. Im Gegensatz zu den vorherigen Programmen müssen Sie in R das Paket finden, das den gewünschten Test ausführt, und es herunterladen.

Obwohl R nicht sehr benutzerfreundlich und benutzerfreundlich erscheint, bietet es Biologen eine Vielzahl nützlicher Tests und Funktionen. Darüber hinaus gibt es bestimmte Pakete (z. B. ggplot), mit denen die Daten auf sehr professionelle Weise visualisiert werden können.

Verweise

1. Bali, J. (2017) Grundlagen der Biostatistik: Ein Handbuch für Ärzte. Jaypee Brothers Medical Publishers.
2. Hazra, A. & Gogtay, N. (2016). Modul 1 der Biostatistik: Grundlagen der Biostatistik. Indische Zeitschrift für Dermatologie, 61 (1), 10.
3. Saha, I. & Paul, B. (2016). Grundlagen der Biostatistik: für Studenten, Doktoranden der Medizin, Biomedizin und Forscher. Akademische Verlage.
4. Trapp, RG & Dawson, B. (1994). Grundlegende und klinische Biostatistik. Appleton & Lange.
5. Zhao, Y. & Chen, DG (2018). Neue Grenzen der Biostatistik und Bioinformatik. Springer.