СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ: ПРОГРАММНЫЕ РЕШЕНИЯ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

MODERN APPROACHES TO STATISTICAL PROCESSING OF BIOLOGICAL EXPERIMENT RESULTS: SOFTWARE SOLUTIONS AND THEIR APPLICATION

Radmir Shafiev

1st year student; University College of Orenburg State University,

Russia, Orenburg

Alexey Konstantinov

1st year student; University College of Orenburg State University,

Russia, Orenburg

Yulia Kenzhina

scientific supervisor, PhD in Pedagogical Sciences, Head of the Department of Information Technology, University College of Orenburg State University,

Russia, Orenburg

АННТОТАЦИЯ

В статье представлен краткий литературный обзор о некоторых современных подходах к статистической обработке результатов биологических экспериментов, а именно описаны программные решения и области их применения.

ABSTRACT

The article provides a brief literature review of some modern approaches to statistical processing of the results of biological experiments, namely describes software solutions and their applications.

Ключевые слова: статистическая обработка, методы, биологические эксперименты, программные решения.

Keywords: statistical processing, methods, biological experiments, software solutions.

В настоящее время в основе всех биологических, ветеринарных, медицинских и других исследованиях лежат сложные эксперименты, в которых многие факторы не поддаются контролю и учету.Одним из основных трендов биомедицинской науки является ужесточение требований к статистической обработке данных для максимально корректного представления результатов исследований [2]. Для обработки и интерпретации полученных в ходе проведения опыта результатов исследователю необходимо применять современные методы статистической обработки для извлечения информации из проведенного эксперимента и оценки степени надежности полученных результатов [1].

Цель биологической статистики – адекватная математическая обработка статистических данных для решения биологических задач. Примерами таких задач являются исследование и описание изменчивости рассматриваемой совокупности объектов (учет диких животных в определенной местности), исследование взаимосвязи между различными системами описаний объектов (между генотипическими и фенотипическими признаками), исследование различий между совокупностями объектов по данной системе описаний (по приросту массы тела у животных контрольной и экспериментальной групп), выявление закономерностей наследования фенотипических свойств организмов (например, выведение урожайных сортов пшеницы, обеспечивающих высокое качество хлебопекарной муки и устойчивых к температурным колебаниям).

На сегодняшний день имеется достаточное количество программ, включающих в себя огромное количество инструментов для проведения статистической обработки результатов биологических решений. Среди таких программ имеются программные решения как свободного доступа, так и несвободного использования.

AtteStat—универсальный отечественный пакет статистических программ, представляющий собой надстройку к Excel. Программа предназначена для профессиональной статистической обработки данных в различных областях деятельности, в том числе медицинской. В AtteStat имеется 25 модулей и более 200 статистических процедур и критериев, некоторые из которых уникальны. Программа полезна при подготовке научных публикаций в соответствии с современными требованиями, предъявляемыми к качеству статистического анализа экспериментальных данных в биомедицине, социологии, психологии, технике [2]. Данное программное обеспечение (далее – ПО) является свободным.

StatAnt– отечественное свободное ПО, предназначенное для анализа экспериментальных данных и статистического моделирования. Используется различных областях деятельности человека, например, в математике, программировании, так и медицине, биологии.

Из специализированных статистических пакетов самым популярным является Statistica [3].Программа применяется в различных отраслях, где требуется анализ данных и принятие обоснованных решений на основе результатов анализа: В области науки и различных, в том числе биологических, исследованиях Statistica используется для анализа экспериментальных данных, построения моделей и проверки гипотез, для обработки, анализа и визуализации данных [5].

Stadia — советская и российская универсальная статистическая диалоговая система. Также используется для анализа медико-биологических данных; включает в себя широкий набор методов анализа, полный комплект деловой и научной графики, включает в себя функции разнообразных преобразований данных и вычислений, а также простой и понятный диалог, словесную интерпретацию результатов.

InVivoStat– зарубежное свободное программное обеспечение, предназначенное для исследователей, проводящих эксперименты с животными[7]. В программе имеются сложные и эффективные статистические инструменты с интуитивно понятным для не статистиков интерфейсов. Особенностью InVivoStat является возможность выявления ошибок в наборах данных до анализа последних.

DoctorStar – отечественная статистическая программа для врачей и медико-биологических специалистов. Она предназначена для проведения статистических расчетов медицинских и биологических исследованиях. Например, программа включает в себя новые технологии и функции для выявления связей между генетическими особенностями и болезнью [5].

OpenEpi — это бесплатная, веб-ориентированная программа с открытым исходным кодом для статистического анализа в области эпидемиологии, биостатистики, общественного здравоохранения и медицины. Программа включает в себя возможность расчета показателей заболеваемости (например, в эпидемиологии), отношения рисков и шансов, проводить когортные и контрольные исследования.

EpiDataSoftware — это свободная программа для ввода данных, документации и базового статистического анализа для различных секторов. В ПО имеются инструменты для простого и программированного ввода данных, комплексного управления данными, а также выполняет базовый статистический анализ и построение графиков. Программа широко используется в медицинской и биологической деятельности, предоставляя решения для сбора и анализа полевых данных.

StatsDirect – статистическое программное обеспечениедля анализа результатов, полученных в ходе исследований в биомедицине, здравоохранении. Некоторыми особенностями данного ПО являются широкий спектр статистических анализов, возможность для глубокой визуализации данных, автоматизация анализа и пакетная обработка, настраиваемые отчеты, импорт данных в Excelи экспорт данных из Excel.

Несмотря на огромное количество программных решений для статистической обработки результатов биологических экспериментов, некоторые из них, являясь универсальным инструментом, пользуются наибольшей популярностью в силу удобного функционала, способов проведения анализа и предоставления отчета об исследовании.

Список литературы:

1. Бейли Н. Статистические методы в биологии. Издательство Мир. — 1959. — 273 с.
2. Кутихин А. Г., Южалин А. Е. Современные тенденции статистической обработки данных и представления результатов в экспериментальных исследованиях // Фундаментальная и клиническая медицина . 2017. №1.
3. Мицура В М., Стародубцева М Н. Выбор методов статистического анализа в медико-биологических исследованиях // Проблемы здоровья и экологии. 2005. №3 (5).
4. Статистический анализ данных и способы представления результатов ис следования: Учебно-методическое пособие к курсам «Экспериментальная психология» и «Психодиагностика» / Е.Г. Заверткина, Н.Г. Рукавишникова. Ярославль: Изд-во ЯГПУ, 2000. 47с.
5. Хромов-Борисов Н. Н. Биостатистические программы свободного доступа // Травматология и ортопедия России. 2015. №4 (78).
6. Штернис Т. А. Биостатистика: учебно-методическое пособие для обучающихся в аспирантуре по направлениям подготовки: 31.06.01 «Клиническая медицина», 32.06.01 «Медико-профилактическое дело», 06.06.01 «Биологические науки» / Т. А. Штернис. – Кемерово, 2020. - с 183.
7. Simon T Bate, Robin A Clark, Susan Clare Stanford. Using InVivoStat to perform the statistical analysis of experiments. January 2017Journal of Psychopharmacology 31(6):269881116682213. DOI:10.1177/0269881116682213