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统计方法 ​

组间分析根据三件事选择检验:实验设计(一个数据点是什么)、组数,以及参数还是非参数。本页列出所有组合,并解释为什么这样选。

分析单位是动物 ​

每只动物在设计的每个水平上只贡献一个值。如果一只动物有多条结果,比如同一天内的多个试次、重复测试或合并在一起的多个阶段,这些结果会先在该动物内平均,App 会在备注中说明。所有检验和图表中的 n 都是动物数。

把试次当作相互独立的动物来检验(伪重复),会让 p 值小得多。先在动物内平均就能避免这一点。对于学习曲线,跨天比较 把天作为重复因素保留下来,而不是简单丢弃。

用哪种检验 ​

组间比较、阶段间变化 ​

阶段间变化 先计算每只动物的差值(到 − 从),之后与 组间比较 完全相同。

组数参数检验非参数检验
2Welch t 检验(双尾),均值差及 95 % CI,Hedges' gMann–Whitney U 检验(无并列且每组 n ≤ 20 时用精确 p 值,否则用带并列和连续性校正的正态近似),秩二列相关 r
≥ 3,两两比较单因素方差分析(η²)+ Tukey–Kramer HSDKruskal–Wallis 检验(η²H)+ Dunn 检验,Holm 校正
≥ 3,与第一组比较单因素方差分析 + 各组与第一组的 Welch t 检验,Holm 校正Kruskal–Wallis + 各组与第一组的 Dunn 检验,Holm 校正
各组与机会水平比较(可选)单样本 t 检验(Cohen's d)Wilcoxon 符号秩检验(无并列且 n ≤ 30 时为精确法),配对秩二列相关 r

跨天比较、时间进程 ​

动物为行,水平(天、时间段、CS、试次)为列。

组数参数检验非参数检验
1单因素重复测量方差分析,Greenhouse–Geisser 校正Friedman 检验(Kendall's W)
≥ 2两因素混合方差分析:组别(组间)× 水平(组内,Greenhouse–Geisser 校正),偏 η²每个水平分别做 Mann–Whitney 检验,Holm 校正(无总体检验)
事后比较(≥ 2 组)每个水平上的组间差异:Welch t 检验,对所有比较做 Holm 校正Mann–Whitney,Holm 校正

混合方差分析需要完整数据。缺少某个水平的动物不进入方差分析,App 会说明,但仍画在图中。

配对测量 ​

参数检验非参数检验
组内配对 t 检验(Cohen's dz)Wilcoxon 符号秩检验
组间组别 × 测量的混合方差分析,其中交互作用检验组内差值在各组间是否不同对组内差值做 Mann–Whitney(2 组)或 Kruskal–Wallis(≥ 3 组)

为什么这样选 ​

  • 用 Welch 而不是 Student t 检验。 Welch 检验不假设方差相等。方差相等时它几乎没有损失;方差不等时,它能把假阳性率控制在应有的水平。对于小样本的动物分组,这是合理的默认选择。
  • 两两比较用 Tukey–Kramer。 它控制所有两两比较的族错误率,并能处理各组样本量不等的情况。没有单步方法的场合,即与对照比较和 Dunn 检验,使用 Holm 校正,它总是比 Bonferroni 更有检验效能。
  • Greenhouse–Geisser。 跨天的重复测量很少满足方差和协方差相等(球形性)。校正按 ε 缩小自由度(ε 会一并报告),使 p 值保持有效。
  • 每个检验都给出效应量。 每组 n = 6–12 时,仅凭 p 值很难看出效应有多大。
  • 一律双尾检验。 单尾检验必须在看到数据之前决定,所以不提供切换开关。

怎样读统计卡片 ​

两组比较的例子:

双尾 Welch t 检验(方差不齐)。 t(13.4) = 2.71,p = 0.017,Hedges' g = 1.31 均值差(WT − KO)= 4.8,95 % CI [1.0, 8.6]。

卡片接着列出两两比较的校正 p 值和星号(* < 0.05,** < 0.01,*** < 0.001,**** < 0.0001),以及各组的描述统计:n、均值 ± SEM、SD、中位数和四分位数。小于 0.0001 的 p 值显示为“p < 0.0001”。

如果某组动物少于两只,或组内所有数值完全相同,就无法计算检验。卡片会说明原因,而不是给出误导性的结果。

数值是怎样核对的 ​

统计引擎(StatsEngine.swift;检验选择在 GroupAnalysis.swift)用 Swift 从零编写,可以在手机上运行,不依赖任何库。它包括 t、F、χ² 和正态分布,Tukey 检验所用的学生化极差分布(移植自 R 的算法),Mann–Whitney 和 Wilcoxon 的精确分布,以及 Greenhouse–Geisser ε。每种检验都与成熟的 Python 实现(SciPy、pingouin、scikit-posthocs)逐一对比过,包括:Welch、Student、配对和单样本 t 检验;精确及渐近 Mann–Whitney;Wilcoxon;单因素方差分析;Tukey;Kruskal–Wallis;Dunn;带 Greenhouse–Geisser 校正的混合和重复测量方差分析;Friedman。全部 1,059 项检查结果一致。

可以参考的方法描述 ​

行为数据用 RodentFlow 1.3(iPhone)分析。以 10 Hz 用背景减除法追踪动物身体中心(时间中位数背景、自适应阈值、按对比度加权的质心),并经透视校正的场地校准换算为厘米。进入区域要求停留 0.3 s。同一动物多个阶段的数值先取平均(n = 动物数)。组间比较采用单因素方差分析,事后用 Tukey–Kramer HSD(双尾,α = 0.05)。数据以均值 ± SEM 表示,并显示每只动物的数值。

请根据具体范式修改。每条结果的具体参数列在结果页的 方法 中,检验描述在统计卡片上。