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实验性研究的实例
实验性研究的实例
背景简介
2002年我国居民营养与健康调查结果显示,我国儿童青少年的视黄醇当量、维生素B1、维生素B2、钙、锌和硒的摄入量普遍偏低,且城乡营养状况存在较大差距。
从另一方面,儿童青少年的超重现象越来越多,种种证据表明我国儿童青少年需要全面改善饮食结构,但由于受到经济条件限制和传统饮食文化的影响,在短时期内难以实现。
对于那些营养不良或营养结构不合理的少年儿童,需要合理地补充多种微量营养素,对改善营养状况,满足生长发育的需求,提高运动耐力,有一定的现实意义。
本研究选用特殊营养配方添加剂,通过动物实验观察其对缓解体力疲劳和改善学习记忆力能力的作用。
研究设计
、研究对象某品种雄性小鼠,体重14〜18g、鼠龄4〜5星期。
、研究因素随机分为四组:
对照组:
仅定量喂养常规食物
低剂量组:
在定量喂养常规食品基础上加喂10m特殊营养配方添加剂
中剂量组:
在定量喂养常规食品基础上加喂20m特殊营养配方添加剂
高剂量组:
在定量喂养常规食品基础上加喂30m特殊营养配方添加剂
、效应指标:
由于本研究目标是考察特殊营养配方添加剂能否缓解体力疲劳和改善学习记忆力能力的作用,所以对应共有两个主要效应指标,具体如下:
1.缓解体力疲劳的有效性指标和测量方法:
负重游泳试验中的小鼠死亡时间。
测量方法如下:
将小鼠放入一个60cmx60
cmx50cm的无盖游泳箱,再服用食物1小时后,将在小鼠尾根部绑一个1g的铅条,然后置小鼠于游泳箱中游泳,水温(26±1)C,记录每个小鼠自游泳开始至死亡的时间(s)。
2.改善学习记忆力能力的有效性指标和测量方法:
建立为40cmx24cmx60cm的电击逃避反应箱,用咖啡色绝缘板分隔成8间。
底面铺以铜栅,间距为1cm每间4根铜栅,共24根铜栅,并且24个铜栅依次从左到右编号(1,2,…,24),12根单号铜栅(1,3,…,21,23号铜栅)并联接电源的一端,12根双号的铜栅(2,4,…,24号铜栅)并联连接电源的另一端。
在不通电的情况下,将小鼠放入小鼠跳台仪铜栅上,适应2分钟,
然后让铜栅接通36v交流电(安全电压范围,小鼠只会遭受电击,但不会电击死亡),小鼠踩到任何两个相邻的铜栅都处于电击状况。
反应箱中每间右后角置一高和直径均为5cm的绝缘平台。
当小鼠遭受电击后跳到该绝缘平台时就可以避免电击(认为正确逃避行为);当小鼠跳到另外两个相邻的铜栅时仍将遭受电击(认为错误逃避行为)。
测量小鼠的记忆能力按下列步骤进行:
1)获得正确逃避的记忆能力:
将电击逃避反应箱处于不通电的情况下,将小鼠再次放入电击逃避反应箱铜栅上,适应3分钟,然后让铜栅通36v交流电,小鼠受到电击后开始逃避,直至小鼠进行正确逃避为止,并且重复三次将小鼠放入电击逃避反应箱铜栅上,每次把小鼠放入逃避反应箱的间隔休息时间为2小时,并且记录每次从放小鼠入逃避反应箱铜栅上到正确逃避电击过程中所发生错误逃避的次数,以此作为获得挫折记忆的能力。
2)记忆力消除的程度:
在对小鼠进行挫折记忆能力试验的第6天,重新把小鼠放入电击逃避反应箱
铜栅上,适应1分钟,然后让铜栅通36v交流电,小鼠受到电击后开始逃避,记录从通电后直至小鼠进行正确逃避为止发生错误逃避的次数作为小鼠记忆力消除的程度评价。
四、样本量估计
1)4组的小鼠持续游泳到死亡的持续时间比较的样本量估计:
预试验结果揭示:
对小鼠持续游泳到死亡的持续时间的资料取对数后,对照组的均数和标准差为6.70—0.29,低剂量组的均数和标准差为6.95—0.3,本研究的主要目的是考察喂服特殊营养配方添加剂能否缓解体力疲劳,所以最低目标
是考察低剂量组与对照组的差异,所以取分辨能力为.-.^6.95一6.7=0.25(S),
标准差估计取较大的一个标准差样本值0.3,=0.05,>=0.1,则
Z0.05/2=1.96,Z0」=1.28,因此每组样本量为
22
2(1.961.28)0.3
n231
0.25
2)4组获得正确逃避的记忆能力的样本量估计
预试验结果为对照组小鼠发生错误逃避的平均次数和标准差为121.3,低
剂量组小鼠发生错误逃避的平均次数和标准差为10.5_1.29,所以取分辨能力为厶=12-10.5=1.5,标准差估计取较大的一个标准差样本值1.3,
0=0.05,P=0.1,则Z0.05/2=1.96,Z0」=1.28,因此每组样本量为
22
2(1.961.28)1.3
n216
1.5
五、统计分析
1)4组的小鼠持续游泳到死亡的持续时间比较的统计分析:
由于资料明显呈偏态分布,先试采用对数变换y1=In(y),然后作方差分析。
Stata命令
geny1=ln(y)
对资料进行对数变换
anovay1group
计算残差e
predicte,residual
skteste
对残差e作正态性检验
onewayy1group,tb
对对数变换后的资料作方差分析
得到下列正态性检验的结果(取〉=0.05):
Skewness/KurtosistestsforNormality
joint
Variable|Pr(Skewness)Pr(Kurtosis)adjchi2
(2)Prob>chi2
+
e|0.7940.8940.090.9581
得到P值=0.9581,远远大于〉,可以按正态分布资料进行统计分析
统计描述的结果如下
|Summaryofy1
group|MeanStd.Dev.Freq.
+
1|6.591607.2722766231
2|6.947683.285858831
3|7.2105773
4|7.4128394
+
.26392278
.30037595
31
31
Total|7.0406767
.41496485
124
整理成下列表格
组别
样本量
取对数后的均数(几何均数)土取对数后的标准差
对照组
31
6.592(728.9514)±0.272
低剂量组
31
6.948(1040.736)±0.286
中剂量组
31
7.211(1353.673)±0.264
咼剂量组
31
7.413(1657.125)±0.300
方差分析(:
-=0.05)和方差齐性检验(:
-=0.10)的结果如下
AnalysisofVarianee
SourceSSdfMSFProb>F
Betweengroups11.708163933.9027213149.440.0000
Withingroups9.47192276120.07893269
Total21.1800867123.172195827
Bartlett'stestforequalvariances:
chi2(3)=0.5736Prob>chi2=0.902
方差齐性检验的卩值=0.902,远远大于為=0.10,因此可以按方差齐性,残差正态分布的资料进行统计分析。
方差分析的P<0.0001(Stata输出结果为P=0.0000,由于计算机存在小数点的截尾误差,所以记为PV0.0001),说明4组均数比较的结果表明:
差异有统计学意义,可以认为4组资料所对应的总体均数不全相同,需要进一步作两两比较,采用Bonferroni方法进行两两比较,〉=0.05结果如下:
Comparisonofy1bygroup
(Bonferroni)
RowMean-|
ColMean|123
+
2||
.356076
0.000
|
3|
.61897
.262894
|
|
0.000
0.002
|
4|
.821232
.465156
.202262
|
0.000
0.000
0.032
两两比较的结果表明:
两两比较的Bonferroni的P均小于0.05,组间的差异均有统计学意义,可以推断:
喂服特殊营养配方添加剂的小鼠的持续游泳到死亡的平均时间均大于未喂服特殊营养配方添加剂的小鼠,喂服高剂量的小鼠的持续游泳到死亡的平均时间最长,喂服中剂量的小鼠的持续游泳到死亡的平均时间低于喂服高剂量的小鼠,但高于喂服低剂量的小鼠,故可以认为喂服特殊营养配方添加剂的小鼠的持续游泳到死亡的时间与喂服剂量之间存在剂量效应关系。
2)4组小鼠获得正确逃避的记忆能力的比较统计分析
anovaygroup
计算残差e
predicte,residual
skteste
对残差e作正态性检验
onewayygroup,tb
对资料作方差分析
残差的正态性检验结果(取〉二。
05)
Skewness/KurtosistestsforNormality
joint
Variable|Pr(Skewness)Pr(Kurtosis)adjchi2
(2)Prob>chi2
+
e|1.0000.2261.52
0.4668
得到P值=0.4668,远远大于:
•,可以按正态分布资料进行统计分析统计描述的结果如下
1group|+
SummaryofyMeanStd.Dev.
Freq.
1|
11.43751.3149778
16
2|
10.1251.2583057
16
3|
6.31251.4008926
16
4|
+
5.56251.3149778
16
Total|
8.3593752.8136131
64
统计描述的结果整理
组别
样本量
均数土标准差
对照组
16
11.44t1.31
低剂量组
16
10.13H.26
中剂量组
16
6.31±1.40
咼剂量组
16
5.56±1.31
方差分析(:
-=0.05)和方差齐性检验(:
-=0.10)的结果如下
AnalysisofVarianee
SourceSSdfMSFProb>F
Betweengroups393.6718753131.22395874.940.0000
Withingroups105.0625601.75104167
Total498.734375637.91641865
Bartlett'stestforequalvariances:
chi2(3)=0.1724Prob>chi2=0.982
方差齐性检验的卩值=0.982,远远大于壽=0.10,因此可以按方差齐性,残差正态分布的资料进行统计分析。
方差分析的PV0.0001,说明4组均数比较的结果表明:
差异有统计学意义,可以认为4组资料所对应的总体均数不全相同,需要进一步作两两比较,采用Bonferroni
方法进行两两比较,-=0.05结果如下:
Comparisonofybygroup
(Bonferroni)
RowMean-|
ColMean|123
+
2|
I
I
-1.3125
0.041
1
3I
-5.125
-3.8125
I
1
0.000
0.000
4|
-5.875
-4.5625
-.75
I
0.000
0.000
0.685
两两比较的结果表明:
喂服特殊营养配方添加剂的三个试验组小鼠发生错误逃
避的平均次数均低于对照组,Bonferroni的P均小于0.05,差异有统计学意义,中剂量组小鼠发生错误逃避的平均次数均低于低剂量组,Bonferroni的P小于0.05,差异
也有统计学意义,但中剂量组与高剂量组的小鼠发生错误逃避的平均次数的差异无统计学意义,Bonferroni的P大于0.05。
说明:
喂服特殊营养配方添加剂可以使小鼠更容易获得正确逃避的记忆能力。
3)4组小鼠获得正确逃避的记忆能力的比较统计分析
anovaygroup
计算残差e
predicte,residual
skteste
对残差e作正态性检验
onewayygroup,tb
对资料作方差分析
残差的正态性检验结果(取a=0.05)
Skewness/KurtosistestsforNormality
joint
Variable|Pr(Skewness)Pr(Kurtosis)adjchi2
(2)Prob>chi2
+
e|0.7040.9480.150.9286
得到P值=0.9286,远远大于:
•,可以按正态分布资料进行统计分析统计描述的结果如下
1group|+
SummaryofyMeanStd.Dev.
Freq.
1|
4.56251.0307764
16
2|
2.625.95742711
16
3|
2.251.0645813
16
4|
+
1.93751.0626225
16
Total|
2.843751.4389011
64
统计描述的结果整理
组别
样本量
均数二标准差
对照组
16
4.56±1.03
低剂量组
16
2.63±0.96
中剂量组
16
2.25±1.06
咼剂量组
16
1.94±1.06
方差分析(二=0.05)和方差齐性检验(工=0.10)的结果如下
AnalysisofVarianee
SourceSSdfMSFProb>F
Betweengroups66.8125322.270833321.000.0000
Withingroups63.625601.06041667
Total130.4375632.07043651
0.976
Bartlett'stestforequalvarianees:
chi2(3)=0.2100Prob>chi2=
方差齐性检验的卩值=0.976,远远小于工=0.10,因此可以按方差齐性,残差正态分布的资料进行统计分析。
方差分析的PV0.0001,说明4组均数比较的结果表明:
差异有统计学意义,可以认为4组资料所对应的总体均数不全相同,需要进一步作两两比较,采用Bonferroni
方法进行两两比较,:
•=0.05结果如下:
Comparisonofybygroup(Bonferroni)
RowMean-|
ColMean|123
+
2|
|
1
-1.9375
0.000
|
3|
-2.3125
-.375
|
1
0.000
1.000
|
4|
-2.625
-.6875
-.3125
|
0.000
0.383
1.000
两两比较的结果表明:
喂服特殊营养配方添加剂的三个试验组小鼠发生错误逃避的平均次数均低于对照组,Bonferroni的P均小于0.05,差异有统计学意义,但喂服特殊营养配方添加剂的三个试验组之间的小鼠发生错误逃避的平均次数差异无统计学意义,Bonferroni的P均大于0.05。
说明:
喂服特殊营养配方添加剂可以使小鼠更容易恢复记忆的能力,但无剂量效应关系。
附录
小鼠的持续游泳到死亡的记录数据
对照组
低剂量组
中剂量组
咼剂量组
529
577
1282
1910
1125
1320
2306
2273
820
771
880
1167
2231
1089
1928
1753
767
608
744
1404
2050
2553
1472
1808
796
1196
1178
734
1947
1090
1485
1236
848
615
979
1437
1083
1185
1372
1130
507
515
1422
908
1551
1122
2182
1824
804
685
749
1058
1706
1533
2890
1652
462
877
1162
783
1452
915
2055
2308
766「
1033
758
874
936「
1469
1826
—776
1032
713
1970
641
1288
1670
1496
1623
603
692
866
825
849
1154
766
2226
441
1069
905
929
1830
1108
2317
1780
694
458
818
1209
1317
1384
1840
1827
1076
842
1356
1598
1413
1547
1275
1579
747
871
993
1084
1274
1079
1816
1189
992
1000
1193
1476
小鼠的持续游泳到死亡的记录数据的Stata数据格式
group
y
1
1
529
2
1
820
3
1
767
4
1
796
5
1
848
6
1
507
7
1
804
8
1
462
9
1
766
10
1
1032
11
1
6031
12
1
441
13
1
694
14
1
1076
15
1
747
16
1
992
17
1
577
18
1
771
19
1
608
20
1
1196
21
1
615
22
1
515
23
1
685
24
1
877
25
1
1033
26
1
713
27
1
692
28
1
1069
29
1
458
30
1
842
31
1
871
32
2
1282
33
2
880
34
2
744
35
2
1178
36
2
979
37
2
1422
38
2
749
39
2
1162:
40
2
758
41
2
1970
42
2
866
43
2
905
44
2
818]
45
2
1356
46
2
993
47
2
1000
48
2
1910
49
2
1167
50
2
1404
51
2
734
52
2
1437
53
2
908
54
2
1058
55
2
7831
56
2
874
57
2
641
58
2
825
59
2
929
60
2
1209
61
2
1598
62
2
1084
63
3
1125
64
3
2231
65
3
2050
66
3
1947
67
3
1083
68
3
1551
69
3
1706
70
3
1452
71
3
936
72
3
1288
73
3
849
74
3
1830:
75
3
1317
76
3
1413
77
3
1274
78
3
1193
79
3
1320
80
3
1089
81
3
2553:
82
3
1090
83
3
1185
84
3
1122
85
3
1533
86
3
915]
87
3
1469
88
3
1670
89
3
1154
90
3
1108
91
3
1384
92
3
1547
93
3
1079
94
4
2306「
95
4
1928
96
4
1472
97
4
1485
98
4
1372
99
4
2182
100
4
2890
101
4
2055
102
4
1826
103
4
1496
104
4
766
105
4
2317
106
4
1840
107
4
1275
108
4
1816
109
4
1476
110
4
2273
111
4
1753
112
4
1808
113
4
1236
114
4
1130
115
4
1824
116
4
「16521
117
4
2308
118
4
776
119
4
1623
120
4
2226
121
4
「1780「
122
4
1827
123
4
「1579
124
4
1189
对照组
低剂量组
中剂量组
咼剂量组
10
9
5
6
12
10
5
7「
12
9
7
4
12
12
6
7
12
9
8
5
10
8
5
6
12
10
7
4
9
11
5
5
12
11
9
3:
13
10
5
5
11
10
6
5
9
12
5
6
11
8
7
7:
13
11
6
6
12
11
6
5
13
11
9
8
Stata数据格式
group
y
1
1
「10「
2
1
12
3
1
12
4
1
12
5
1
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