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醫(yī)學(xué)生物科研銅蟲(chóng) (小有名氣)
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動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則和要點(diǎn)
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良好的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)提高研究工作質(zhì)量，所寫的論文被高水平的雜志接受發(fā)表都非常重要。目前在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面還存在不少低質(zhì)量的研究工作，一方面是所用動(dòng)物的質(zhì)量不高，級(jí)別低給實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性帶來(lái)不小的影響，另一方面研究人員在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方面的訓(xùn)練不足，也是導(dǎo)致研究工作質(zhì)量低下的重要原因。 一個(gè)好的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析來(lái)說(shuō)幫助很大，可以使問(wèn)題變得更容易解決，而一個(gè)不正確的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，可能使我們不能從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中提煉出任何有用的信息。另外通過(guò)良好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法也可減少動(dòng)物使用數(shù)量。對(duì)滿足動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的倫理性和經(jīng)濟(jì)性要求也有重要的意義。 一般來(lái)說(shuō)，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的研究工作應(yīng)該明確描述： 研究的目的和/或者需要驗(yàn)證的假說(shuō)。 選擇特定動(dòng)物模型的原因。 動(dòng)物種、品系、來(lái)源和類型。 每個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)步驟的詳細(xì)描述，包括研究設(shè)計(jì)和使用動(dòng)物數(shù)量，數(shù)據(jù)分析所用的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法。 具體設(shè)計(jì)過(guò)程和原則如下： 01 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的分類 確證性的實(shí)驗(yàn)：用一種最大可能,正確解答問(wèn)題的系統(tǒng)方法，收集有關(guān)處理實(shí)施后動(dòng)物反應(yīng)的科學(xué)數(shù)據(jù)。 探索性的實(shí)驗(yàn)：為產(chǎn)生新的假說(shuō)提供素材。 這兩類實(shí)驗(yàn)都涉及在實(shí)驗(yàn)人員的控制下，對(duì)動(dòng)物施加一定的處理或操作，來(lái)發(fā)現(xiàn)是否處理在實(shí)驗(yàn)對(duì)象上引起一定的反應(yīng)，或者對(duì)這種反應(yīng)進(jìn)行定量。 檢驗(yàn)性實(shí)驗(yàn)：是觀察性的實(shí)驗(yàn)，用于發(fā)現(xiàn)科研人員不能控制的變量之間的聯(lián)系。這種聯(lián)系可能是暫時(shí)的也可能是長(zhǎng)期的。 02 差異的分類和控制 1、實(shí)驗(yàn)者帶來(lái)的差異 實(shí)驗(yàn)者帶給實(shí)驗(yàn)的差異主要有兩種。 （1）與正確恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)操作有關(guān)，如：注射、灌胃口服、外科手術(shù)等； （2）缺乏準(zhǔn)確的測(cè)量手段。 對(duì)第一種原因產(chǎn)生的差異，其控制應(yīng)以確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程和操作的一致性、準(zhǔn)確性和完整性為目的。對(duì)第二種原因產(chǎn)生的差異，其控制的主要方法就是對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次測(cè)量。 2、動(dòng)物帶來(lái)的差異 1）動(dòng)物的來(lái)源的差異 由于遺傳漂變可能來(lái)源于不同供貨商的動(dòng)物存在遺傳學(xué)的差異，隨后由于飼養(yǎng)的環(huán)境方面的差異造成表型上的差異。 加之，目前還沒(méi)有兩個(gè)供貨商是采用完全一樣的飼養(yǎng)管理程序或完全一樣的飼養(yǎng)環(huán)境。而動(dòng)物在產(chǎn)后的發(fā)育階段是行為類型發(fā)育的敏感期，決定成年后保持行為類型和社會(huì)相互關(guān)系。因此有必要把動(dòng)物來(lái)源的因素考慮到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中，并采用適當(dāng)?shù)目刂剖侄螜z查是否還應(yīng)延長(zhǎng)時(shí)間讓動(dòng)物適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。 2）動(dòng)物飼養(yǎng)管理的差別 動(dòng)物飼養(yǎng)管理方面的微小變化會(huì)對(duì)動(dòng)物的行為、生化和生理產(chǎn)生就巨大的影響。如，在其他環(huán)境條件恒定不變的情況下，只改變飼養(yǎng)人員就可使小鼠的繁殖性能顯著下降。猜想這些影響群體性能的原因與視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)或嗅覺(jué)有關(guān)。因此明智的做法是保證動(dòng)物在新的環(huán)境和更換飼養(yǎng)人員的情況下，至少讓動(dòng)物適應(yīng)調(diào)整1周，才能開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。 3）生活在不同的環(huán)境 動(dòng)物對(duì)其生活的環(huán)境是敏感的，一個(gè)微小的變化都可以影響到它們的行為和生理學(xué)。這里我們強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)物所占據(jù)的空間—微環(huán)境的差別。例如，與進(jìn)風(fēng)口和排氣口的相對(duì)位置不同、垂直位置不同，會(huì)造成物理、化學(xué)和微生物組成的空間差異。這些情況我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)加以考慮。 4）動(dòng)物健康狀況 臨床疾病會(huì)引起明顯的疾病癥狀，患病的動(dòng)物是不能用來(lái)做實(shí)驗(yàn)的。而亞臨床疾病不表現(xiàn)出疾病癥狀，不容易判斷它是否存在。它主要的影響有二。一是，疾病可能影響特定的器官，抑制它們的功能，改變動(dòng)物的生理和生化狀態(tài)。如果這一功能是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的測(cè)定結(jié)果時(shí)，那么實(shí)驗(yàn)結(jié)果很可能產(chǎn)生偏差。二是，亞疾病從廣義上講，對(duì)動(dòng)物的健康造成不利影響，使動(dòng)物對(duì)研究的操作影響變得敏感。 感染帶來(lái)的更大問(wèn)題是疾病的嚴(yán)重程度根據(jù)動(dòng)物的體質(zhì)而變化，因此在實(shí)驗(yàn)的整個(gè)動(dòng)物群體中差別被加大。 5）動(dòng)物之間相互作用引起的差異 A、動(dòng)物是群居還是獨(dú)居要根據(jù)動(dòng)物種屬的行為學(xué)特性而定。實(shí)驗(yàn)前應(yīng)了解所使用動(dòng)物對(duì)群居的忍耐方式的不同，如，地鼠是獨(dú)居動(dòng)物，在實(shí)驗(yàn)條件下不適合群居生活；而小鼠的大多數(shù)品系獨(dú)居是一種應(yīng)激情形。3-5只小鼠最佳，或獨(dú)居的動(dòng)物給予一定的豐富生活的物品（遮掩物和玩具）可降低應(yīng)激情形。 B、動(dòng)物社會(huì)階層的建立，會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的差異。另外還要考慮動(dòng)物建立社會(huì)等級(jí)的過(guò)程中，存在相當(dāng)高的侵略性，群體中因而引起持續(xù)的應(yīng)激和明顯影響動(dòng)物行為學(xué)、生理學(xué)和生化特征的情況。實(shí)驗(yàn)前將動(dòng)物分組群居時(shí)，讓動(dòng)物等級(jí)社會(huì)完全建立穩(wěn)定再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理是十分必要的。 人員培訓(xùn)的重要性 1）了解動(dòng)物飼養(yǎng)管理的基本知識(shí)。 2）規(guī)范操作減少動(dòng)物緊張和痛苦水平。 3）隨機(jī)化的處理安排減少處理動(dòng)物對(duì)隨后動(dòng)物處理的困難和帶來(lái)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)差異。 一個(gè)有效減少由于不專業(yè)操作帶來(lái)的結(jié)果差異的方法是在單位建立專業(yè)化的中心設(shè)施和部門，由專業(yè)化的操作能手代替研究者進(jìn)行操作。 03 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟 1、開(kāi)始階段 1）文獻(xiàn)查閱 查閱的文獻(xiàn)應(yīng)廣泛包括現(xiàn)在和過(guò)去的雜志以及網(wǎng)絡(luò)上的信息資源，如，MEDLINE、TOXLINE、PUBMED、NCBI等，目的是了解清楚你所研究的焦點(diǎn)問(wèn)題都已知道些什么，明確所用的方法、動(dòng)物模型，排除不必要的重復(fù)研究。也是為IACUC審查提供項(xiàng)目不是重復(fù)研究、替代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的方法不可行、可能引起動(dòng)物疼痛的操作已得到評(píng)估認(rèn)可的證據(jù)。 2）確立科研方法 觀察和描述實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象， 系統(tǒng)地提出問(wèn)題的解釋和學(xué)說(shuō)， 利用學(xué)說(shuō)預(yù)測(cè)新的觀察結(jié)果， 驗(yàn)證學(xué)說(shuō)。 3）問(wèn)題的提出 明確提出問(wèn)題、目標(biāo)和可能的結(jié)果十分關(guān)鍵。提出的問(wèn)題應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)將要說(shuō)明的問(wèn)題和它的意義。目標(biāo)應(yīng)該對(duì)總目標(biāo)有一個(gè)概括性的描述，對(duì)特殊的問(wèn)題加以闡明。應(yīng)對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案有兩個(gè)清晰的可能的結(jié)果（如，一個(gè)無(wú)效，一個(gè)預(yù)期）。無(wú)效結(jié)果明確兩實(shí)驗(yàn)組間沒(méi)有差別，預(yù)期結(jié)果表明在實(shí)驗(yàn)組之間有真實(shí)的差別。 4）動(dòng)物模型的確定 為實(shí)驗(yàn)選擇最適當(dāng)?shù)膭?dòng)物模型，有以下幾點(diǎn)建議：1使用系統(tǒng)發(fā)育水平最低的動(dòng)物，2使用的動(dòng)物具有想要的種屬或品系專一的特點(diǎn)或者具有特定研究目的必需的特點(diǎn)，3考慮在實(shí)驗(yàn)期間得到和維持動(dòng)物模型所需要的花費(fèi)，4充分查閱文獻(xiàn)，與同一領(lǐng)域的同事討論，與供應(yīng)商或動(dòng)物模型資源庫(kù)聯(lián)系確定動(dòng)物模型可能的來(lái)源渠道，5在最終決定動(dòng)物模型前征詢實(shí)驗(yàn)動(dòng)物獸醫(yī)的意見(jiàn)。 5）實(shí)驗(yàn)合作者的確定 根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的操作，決定什么樣專長(zhǎng)的人是需要的。在開(kāi)始項(xiàng)目前，就確定每個(gè)人的職責(zé)和進(jìn)行的工作以及資格。合理地進(jìn)行人員的分工安排，參與計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣品收集對(duì)確保所得數(shù)據(jù)的有效性是十分重要的。一般一個(gè)大型研究單位的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心設(shè)施可提供涉及本專業(yè)高技術(shù)含量的操作和昂貴裝備的服務(wù)。 2、正式設(shè)計(jì)階段 1）研究方案 針對(duì)提出的問(wèn)題、研究目標(biāo)和假說(shuō)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的所有操作及安排應(yīng)細(xì)心地計(jì)劃和記錄在案。方案中應(yīng)包括針對(duì)可控實(shí)驗(yàn)變量的實(shí)驗(yàn)操作、適合測(cè)定的變量參數(shù)（即得到準(zhǔn)確測(cè)定實(shí)驗(yàn)變量控制的效應(yīng)）、獲得樣品和產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最適方法。項(xiàng)目的所有實(shí)物和數(shù)據(jù)收集和測(cè)定的時(shí)間安排表都應(yīng)這時(shí)確定。 實(shí)際操作的討論包括動(dòng)物模型持續(xù)的時(shí)間（慢性研究），模型中預(yù)期疾病的進(jìn)程（決定測(cè)定的最適時(shí)間點(diǎn)），人員參加項(xiàng)目的時(shí)間和崗位，實(shí)驗(yàn)花費(fèi)。已知和潛在的危害因子也必須明確，最小危害因子風(fēng)險(xiǎn)適當(dāng)預(yù)防措施也必須在方案中明確。所有實(shí)驗(yàn)操作步驟應(yīng)通過(guò)SOP詳細(xì)規(guī)定。 方案中還應(yīng)包括數(shù)據(jù)分析的方法，如果組間差異是通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算而得，那么應(yīng)明確所用統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)的方法。由數(shù)據(jù)分析對(duì)最初所提問(wèn)題作出回答并接受或否決假說(shuō)，由此得出結(jié)論。 2）實(shí)驗(yàn)單元 研究的實(shí)體是實(shí)驗(yàn)單元，可以是一個(gè)動(dòng)物個(gè)體，也可以是一組動(dòng)物群體。例如，當(dāng)測(cè)試藥物治療和外科手術(shù)時(shí)，一個(gè)大鼠個(gè)體就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元，當(dāng)測(cè)試環(huán)境致畸時(shí)，一整窩大鼠就是一個(gè)實(shí)驗(yàn)單元。 3）實(shí)驗(yàn)組別的動(dòng)物只數(shù) 將適當(dāng)數(shù)量的動(dòng)物分配到每一個(gè)實(shí)驗(yàn)組別，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。為了得到統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果，每一實(shí)驗(yàn)組的動(dòng)物數(shù)量一般是通過(guò)預(yù)期各組間結(jié)果差異的可能程度采用特定統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)而決定的。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籠所能容納動(dòng)物的數(shù)量也是實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物數(shù)量確定的實(shí)際考慮的因素。 4）對(duì)照 過(guò)多的變量（如遺傳、環(huán)境、感染因子）對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果產(chǎn)生影響，因此設(shè)置對(duì)照動(dòng)物消除這些外來(lái)變量或可能未知的變量帶來(lái)的影響�？傊�，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都應(yīng)使用對(duì)照組動(dòng)物與實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物有一個(gè)直接對(duì)應(yīng)的關(guān)系。對(duì)照的種類很多，包括，陽(yáng)性對(duì)照、陰性對(duì)照、空白對(duì)照、媒介物對(duì)照、比擬物對(duì)照。 5）隨機(jī)化 動(dòng)物分組時(shí)必須將動(dòng)物隨機(jī)分配到實(shí)驗(yàn)各組，以確保研究的變量在各組中不會(huì)導(dǎo)致偏差數(shù)據(jù)。 為達(dá)到隨機(jī)化必須在開(kāi)始時(shí)將動(dòng)物群體限定好。隨機(jī)化的方法常用1每一只動(dòng)物有一個(gè)固定的編號(hào)，進(jìn)行“暗箱”抽數(shù)，并隨機(jī)分配它們到不同組中。2利用隨機(jī)數(shù)字表或計(jì)算機(jī)隨機(jī)程序。 3、設(shè)計(jì)后階段 1）實(shí)驗(yàn)操作步驟的確認(rèn) 2）人員 參加研究項(xiàng)目的所有人員必須經(jīng)過(guò)培訓(xùn)和資格認(rèn)可。 3）小規(guī)模的預(yù)實(shí)驗(yàn) 是使用數(shù)量少的動(dòng)物得到預(yù)示性的數(shù)據(jù)，目的：1通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)將操作和使用的技術(shù)固定完善，2預(yù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是申請(qǐng)資助項(xiàng)目方案中證明其合理性的重要依據(jù)，增加中標(biāo)的機(jī)會(huì)。3估計(jì)變量參數(shù)測(cè)定的誤差，為計(jì)算樣本量提供依據(jù)。 4）數(shù)據(jù)的輸入和分析 研究者對(duì)數(shù)據(jù)的正確收集、輸入和分析負(fù)有完全的責(zé)任。當(dāng)處理的數(shù)據(jù)量很大時(shí)，很容易發(fā)生數(shù)據(jù)輸入的錯(cuò)誤（如組標(biāo)識(shí)調(diào)換、個(gè)體標(biāo)識(shí)調(diào)換），因此數(shù)據(jù)分析前，數(shù)據(jù)質(zhì)量保證程序應(yīng)建立并在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中包含，確保數(shù)據(jù)輸入的錯(cuò)誤能及時(shí)辨別。 04 對(duì)照的設(shè)立 在實(shí)驗(yàn)中設(shè)立對(duì)照組動(dòng)物，是為了與實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物有一個(gè)直接對(duì)應(yīng)的關(guān)系，以消除過(guò)多變量和未知變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的影響。對(duì)照的種類有以下幾種： 1）陽(yáng)性對(duì)照 陽(yáng)性對(duì)照的作用是作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量各實(shí)驗(yàn)組間差異的程度，另一個(gè)是用來(lái)證明動(dòng)物反應(yīng)是可探測(cè)的，為實(shí)驗(yàn)方法提供質(zhì)量控制。 2）陰性對(duì)照 陰性對(duì)照是期望正常狀態(tài)不產(chǎn)生變化。陰性對(duì)照的目的是保證未知變量對(duì)實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物引起相反的效應(yīng)不存在，即排除假陽(yáng)性結(jié)果。 3）空白對(duì)照 是模擬處理組過(guò)程而實(shí)際上沒(méi)有給予受試物或處理。 4）媒介物對(duì)照 在測(cè)試化合物溶于一種媒介時(shí)，這種研究要使用媒介物對(duì)照，與給測(cè)試物的方法一樣，只給予媒介物。當(dāng)與非處理的對(duì)照比較時(shí)，溶媒對(duì)照將確定溶劑是否會(huì)引起什么效應(yīng)。 5）比擬物對(duì)照 屬于陽(yáng)性對(duì)照，用一個(gè)已知的的處理來(lái)對(duì)比待測(cè)處理。以此來(lái)確定新的藥物或處理是否有改善和提高。 05 樣本大小的確定 1、小規(guī)模預(yù)實(shí)驗(yàn) 小規(guī)模預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是為了探索一個(gè)新的研究領(lǐng)域，確定是否能在不同的實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)研究的變量以足夠的精度測(cè)得變量值，同時(shí)檢查所要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的必備條件。由于前期資料信息的缺乏或?qū)嶒?yàn)成功的可能不能肯定，有些實(shí)驗(yàn)的樣本大小是無(wú)法計(jì)算的；而另一些實(shí)驗(yàn)是將復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化成一個(gè)重要的比較事件，此時(shí)樣本的大小應(yīng)足夠大達(dá)到可以發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的顯著差別。 2、預(yù)期目標(biāo)成功率低的實(shí)驗(yàn) 由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程成功的機(jī)會(huì)不穩(wěn)定（變數(shù)太大），這類實(shí)驗(yàn)所用動(dòng)物數(shù)量的計(jì)算是很困難的。 例子：通過(guò)基因插入到受精卵或ES細(xì)胞制作轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，需要大量的動(dòng)物。假定所有步驟的成功率都是5%，那么用單組實(shí)驗(yàn)的公式N=logß/logp，計(jì)算可得要用50只動(dòng)物，如果成功率為1%，將需要300只動(dòng)物，制作一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物系。 3、驗(yàn)證一個(gè)假說(shuō)的正式實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證假說(shuō)的實(shí)驗(yàn)是常見(jiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)類型，可以通過(guò)得到相關(guān)的一些有用信息，估算所需要的動(dòng)物數(shù)量。 一般來(lái)說(shuō)，有三種類型的變量可以測(cè)定 1）二分變量，一般表現(xiàn)為是/否結(jié)果的百分率，如，在某給定時(shí)間疾病或生存的發(fā)生。 2）連續(xù)變量，如某一物質(zhì)在體液中的濃度或生理功能如血流速度或排尿。 3）一個(gè)事件發(fā)生的時(shí)刻，如疾病或死亡發(fā)生的時(shí)刻。這些變量數(shù)據(jù)之間的顯著性差異現(xiàn)在有許多的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)檢測(cè)。 一般，要知道或計(jì)算樣本大小，必須提供3或4個(gè)已知因素 1）效應(yīng)大�。ㄒ话銥閮山M間的差別）； 2）群體標(biāo)準(zhǔn)誤差（SD，對(duì)連續(xù)性變量）； 3）測(cè)定假定效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)期望力度用ß表示； 4）顯著性水平，用a表示。 前兩個(gè)因素對(duì)特定實(shí)驗(yàn)是專一的，而后兩個(gè)因素一般為慣例固定的。一般來(lái)說(shuō)，研究人員希望看到差別的樣本越小或群體變異性越大，觀察到顯著性差異的樣本量一定越大。 06 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中輔助變量的應(yīng)用 1、輔助變量的定義 除實(shí)驗(yàn)中限定或主要目的反應(yīng)變量外，可以收集的其他變量的總稱，它與目的反應(yīng)變量不一定有直接關(guān)系，包括被記錄但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不利用的變量，以及不引入到對(duì)主要實(shí)驗(yàn)反應(yīng)變量正規(guī)分析中的變量。但往往這些記錄的變量在實(shí)驗(yàn)的分析和解釋時(shí)起到輔助的作用。 記錄所有觀察到的變量作為實(shí)驗(yàn)過(guò)程的一部分，保存所有動(dòng)物個(gè)體的信息作為實(shí)驗(yàn)記錄的一部分是非常重要的。實(shí)際上，不能確定動(dòng)物及其相關(guān)的個(gè)體信息會(huì)嚴(yán)重限制信息用于實(shí)驗(yàn)的可能性。 2、輔助變量在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要目的一是保證所測(cè)變量的任何差異是由處理造成的，而不是其他非對(duì)照變量引起；另一個(gè)目的是通過(guò)控制確定的變量在盡可能小的范圍內(nèi)，減少所測(cè)反應(yīng)的變異性，這樣對(duì)處理效應(yīng)的評(píng)介更準(zhǔn)確。 1)完全隨機(jī)化化設(shè)計(jì) 完全隨機(jī)化設(shè)計(jì)依賴于用一個(gè)保證每只動(dòng)物有均等可能接受任何處理的過(guò)程，將處理分配給實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。處理動(dòng)物的順序也應(yīng)是隨機(jī)化過(guò)程的一部分，以保證所有處理動(dòng)物和處理時(shí)間以及反應(yīng)測(cè)量之間的差別以均等的幾率散布在所有的處理組中。只有這樣才有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)差異和可能的偏差減少到最小，從而得到可靠的結(jié)果。 但是如果實(shí)驗(yàn)用的動(dòng)物之間本身差別就比較大，而實(shí)驗(yàn)用的動(dòng)物數(shù)量又較少，那么隨機(jī)化的過(guò)程本身就可能在組間引入了不能接受的差別，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)差異可能很大以至于在處理組之間不能探測(cè)到什么差別。在這個(gè)時(shí)候輔助變量（性別、體重等）的應(yīng)用可以幫助我們進(jìn)行組別的動(dòng)物分配，達(dá)到完全隨機(jī)化想要達(dá)到的目的。 2）隨機(jī)化模塊設(shè)計(jì) 分模塊是為了控制一個(gè)或更多獨(dú)立變量，并用來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行一定操作的方法。這些獨(dú)立的變量可能是實(shí)驗(yàn)用動(dòng)物的特征（如性別、或窩仔）或是實(shí)驗(yàn)的環(huán)境因素（如，籠或架上的有效空間）。實(shí)驗(yàn)者可以將動(dòng)物分成組（模塊），各組（模塊）內(nèi)的動(dòng)物盡可能在這些特征方面一致。這種分組相關(guān)特征的選定，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)者對(duì)它可能效應(yīng)的知識(shí)背景而定。一般來(lái)說(shuō)，社會(huì)和環(huán)境效應(yīng)主要來(lái)自于群居結(jié)構(gòu)，與動(dòng)物的品系、年齡和性別有關(guān)，并可影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3、引入統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的輔助變量 1）協(xié)變量分析 指那些可以測(cè)量但不容易控制又影響反應(yīng)的變量。在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析時(shí)可以采用變形的方式減少它對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。例如，實(shí)驗(yàn)中觀察某個(gè)指標(biāo)的增加情況，可以在統(tǒng)計(jì)學(xué)分析中以增加的百分率形式進(jìn)行比較，可以減少初始值差異對(duì)結(jié)果的影響。 2）多次測(cè)量 在許多實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物都是天天觀察和測(cè)量。這種多次測(cè)量，實(shí)際上可以將測(cè)量的錯(cuò)誤“平均掉”，從而增加分析的精確度。許多情況下，簡(jiǎn)單地將多次測(cè)量的數(shù)據(jù)總和起來(lái)就可以了。例如，整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間動(dòng)物體重的增加可將每天動(dòng)物體重增加的數(shù)據(jù)總和，另一些情況，表現(xiàn)為反應(yīng)線的斜率、反應(yīng)峰值時(shí)間、或曲線下的面積�？傊捎枚啻螠y(cè)量，得到數(shù)據(jù)的一個(gè)完整集合形成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一部分，并可能通過(guò)適當(dāng)?shù)姆治鎏峁┫嚓P(guān)的信息。 3）多變量分析 在有些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，每只動(dòng)物測(cè)量好幾個(gè)不同的特征。例如，10個(gè)以上的血液特征參數(shù)被同時(shí)測(cè)定，在涉及基因微陣列的實(shí)驗(yàn)中，在一個(gè)個(gè)體中幾千個(gè)特征要被測(cè)定，那么這時(shí)多變量分析的方法就值得去采用。 4、利用輔助變量探測(cè)局外數(shù)據(jù) 局外數(shù)據(jù)或極端數(shù)據(jù)，對(duì)分析有不利的影響，擾亂統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果，導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。但不幸的是，對(duì)于這些數(shù)據(jù)的探測(cè)和判定和處理還沒(méi)有一個(gè)明確的解決辦法。有些局外數(shù)據(jù)是轉(zhuǎn)抄或輸入的錯(cuò)誤，可以通過(guò)追查記錄更正。而有些情況下，輔助變量可以為有些局外數(shù)據(jù)的判定提供方法，幫助解釋它們產(chǎn)生的原因。如果我們作到了 1）輔助變量在實(shí)驗(yàn)記錄中恰當(dāng)?shù)芈?lián)系在一起；并發(fā)現(xiàn) 2）表現(xiàn)出一個(gè)或兩個(gè)明顯局外的反應(yīng)（如器官重或生化檢測(cè)結(jié)果）與一只或兩只動(dòng)物相關(guān)，并且相關(guān)的動(dòng)物體重在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中與其他動(dòng)物相反不升反降，那么局外數(shù)據(jù)的一個(gè)原因如感染發(fā)生就可以判定了。因此，動(dòng)物體重的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和記錄常常是GLP要求的。 當(dāng)局外數(shù)據(jù)被探測(cè)出來(lái)，它們應(yīng)該同時(shí)從統(tǒng)計(jì)學(xué)和生物學(xué)的角度審查。首先，對(duì)實(shí)驗(yàn)記錄應(yīng)該進(jìn)行檢查，確定這個(gè)數(shù)據(jù)是否正確，如果沒(méi)有證據(jù)證明是轉(zhuǎn)抄或記錄錯(cuò)誤，那么應(yīng)該將這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行包括和排除兩種情況的數(shù)據(jù)分析，以了解這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)論是如何影響的。如果這個(gè)值被排除，那么排除的原因應(yīng)明確表明，并寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 5、應(yīng)用輔助變量評(píng)價(jià)隨機(jī)化過(guò)程 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果解釋的統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，其有效性是基于每個(gè)觀察與其他觀察在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是相互獨(dú)立的假設(shè)。這個(gè)假設(shè)就是我們常說(shuō)的隨機(jī)將處理分配給動(dòng)物的過(guò)程，對(duì)這個(gè)假定的違背可嚴(yán)重影響任何結(jié)果的有效性。輔助變量為評(píng)價(jià)這個(gè)假定條件的有效性提供了一個(gè)辦法。 如果隨機(jī)化過(guò)程作的很恰當(dāng)，沒(méi)有其它非隨機(jī)化的因素引入，那么動(dòng)物組別之間不會(huì)在不受處理影響的輔助變量方面出現(xiàn)明顯的差異。如果當(dāng)非隨機(jī)化因素存在時(shí)，輔助變量的顯著性差異會(huì)表現(xiàn)出與處理效應(yīng)顯著性差異相關(guān)的樣子。 6、利用輔助變量評(píng)價(jià)觀測(cè)的一致性 在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，GLP和動(dòng)物飼養(yǎng)規(guī)范要求在許多時(shí)間點(diǎn)觀察動(dòng)物。這些觀察的結(jié)果應(yīng)該記錄并與每只動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)記錄放在一起，而且進(jìn)行此項(xiàng)工作的人員應(yīng)簽名確定，因?yàn)樵诿總�(gè)實(shí)驗(yàn)中人員的變化是存在的。一般來(lái)說(shuō)，最終的觀測(cè)是對(duì)反應(yīng)目標(biāo)變量的測(cè)量，但是所有其他前面做的輔助變量觀測(cè)，不能被忽略，可以用來(lái)評(píng)價(jià)不同操作人員觀測(cè)的一致性，對(duì)最終反應(yīng)變量的準(zhǔn)確測(cè)定和結(jié)果解釋具有重要的意義。 7、利用輔助變量解釋實(shí)驗(yàn)之間的差異 為了能使實(shí)驗(yàn)獨(dú)立地進(jìn)行重復(fù)，實(shí)驗(yàn)的條件必須限定和清楚地描述，它必須包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的詳細(xì)描述和至少輔助變量的總結(jié)。一些輔助變量的差別是各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別的原因，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室之間結(jié)果和作這方面的解釋時(shí)，輔助變量信息的重要性就體現(xiàn)出來(lái)了。 |
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