2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計(jì)學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物統(tǒng)計(jì)學(xué)在神經(jīng)疾病研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述在神經(jīng)疾病研究中，使用描述統(tǒng)計(jì)方法（如均值、標(biāo)準(zhǔn)差、中位數(shù)、四分位距）分析神經(jīng)電生理信號(hào)數(shù)據(jù)（例如，不同腦區(qū)EEG信號(hào)的振幅或頻率）的意義。二、假設(shè)一項(xiàng)研究旨在比較阿爾茨海默病（AD）患者組、輕度認(rèn)知障礙（MCI）組和健康對(duì)照組在某個(gè)認(rèn)知任務(wù)上的反應(yīng)時(shí)。請(qǐng)說(shuō)明選擇使用單因素方差分析（ANOVA）而不是多個(gè)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)的原因。如果ANOVA結(jié)果顯著，下一步應(yīng)進(jìn)行什么檢驗(yàn)？三、在一個(gè)研究項(xiàng)目中，研究人員測(cè)量了抑郁癥患者（服用藥物A或藥物B）和健康對(duì)照組的血清中某神經(jīng)遞質(zhì)（如血清素）水平。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法來(lái)比較三組（藥物A組、藥物B組、對(duì)照組）在血清素水平上的差異。并說(shuō)明選擇該方法的理論依據(jù)。四、解釋什么是假設(shè)檢驗(yàn)中的p值。在神經(jīng)科學(xué)研究中，報(bào)告p值=0.03和p值=0.001分別意味著什么？為什么僅僅根據(jù)p值的大小來(lái)判斷一個(gè)發(fā)現(xiàn)是否重要可能是不全面的？五、研究者收集了某神經(jīng)退行性疾病患者從確診到認(rèn)知嚴(yán)重下降的時(shí)間數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)右偏態(tài)分布。研究者想了解不同性別患者（男性vs.女性）在認(rèn)知下降速度上是否存在顯著差異。請(qǐng)?zhí)岢鲋辽賰煞N合適的統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析此問(wèn)題，并簡(jiǎn)述理由。六、描述在神經(jīng)影像學(xué)研究中（如fMRI），研究者如何利用統(tǒng)計(jì)方法（如統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖，SPM）來(lái)識(shí)別與特定認(rèn)知任務(wù)相關(guān)的腦區(qū)激活。這個(gè)過(guò)程中需要考慮哪些主要的統(tǒng)計(jì)問(wèn)題？七、一項(xiàng)研究旨在探究遺傳因素與自閉癥譜系障礙（ASD）風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系。研究人員測(cè)量了ASD患者及其非患病兄弟姐妹的某個(gè)與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的基因（GeneX）的等位基因頻率。請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)合適的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法來(lái)分析GeneX的等位基因頻率在患者組和對(duì)照組之間是否存在顯著差異，并說(shuō)明理由。八、研究者測(cè)量了健康志愿者在靜息狀態(tài)下和執(zhí)行一項(xiàng)復(fù)雜視覺(jué)任務(wù)時(shí)，大腦某個(gè)區(qū)域（如視覺(jué)皮層）的血氧水平依賴（BOLD）信號(hào)強(qiáng)度。數(shù)據(jù)包含來(lái)自多個(gè)被試的重復(fù)測(cè)量。請(qǐng)說(shuō)明在這種情況下，應(yīng)選擇何種統(tǒng)計(jì)方法來(lái)分析任務(wù)與休息狀態(tài)之間BOLD信號(hào)強(qiáng)度的差異，并簡(jiǎn)述該方法的基本原理。九、在分析大規(guī)模神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)（如包含成千個(gè)腦區(qū)的功能連接數(shù)據(jù)）時(shí)，研究者可能會(huì)使用主成分分析（PCA）。請(qǐng)簡(jiǎn)述PCA在這一情境下的主要作用，并說(shuō)明使用PCA時(shí)需要考慮的一個(gè)潛在問(wèn)題。十、一位研究者聲稱，一種新的非侵入性神經(jīng)反饋訓(xùn)練方法能夠顯著提高受訓(xùn)者的注意力水平，其效果超過(guò)傳統(tǒng)的訓(xùn)練方法。他收集了訓(xùn)練前后的注意力測(cè)試分?jǐn)?shù)作為證據(jù)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)研究方案，并說(shuō)明應(yīng)使用何種統(tǒng)計(jì)方法來(lái)評(píng)估該訓(xùn)練方法的有效性。在設(shè)計(jì)和分析中需要考慮哪些關(guān)鍵因素？試卷答案一、描述統(tǒng)計(jì)方法能夠提供神經(jīng)電生理信號(hào)數(shù)據(jù)的集中趨勢(shì)（如平均振幅、平均頻率）和離散程度（如信號(hào)變異大小），幫助研究者了解不同組別或不同條件下神經(jīng)信號(hào)的基本特征和變異性。例如，比較AD組與正常組的平均EEG振幅差異，可以初步判斷疾病對(duì)神經(jīng)電活動(dòng)強(qiáng)度的影響；計(jì)算頻率分布和標(biāo)準(zhǔn)差，有助于理解信號(hào)的穩(wěn)定性和波動(dòng)情況。二、選擇ANOVA的原因在于本研究涉及三個(gè)或以上獨(dú)立組別（AD組、MCI組、對(duì)照組）的比較，ANOVA能夠同時(shí)檢驗(yàn)因素（組別）對(duì)結(jié)果變量（反應(yīng)時(shí)）的整體影響，判斷是否存在至少一個(gè)組別的均值與其他組別不同，避免多次使用t檢驗(yàn)增加I類錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。如果ANOVA結(jié)果顯著，下一步應(yīng)進(jìn)行事后檢驗(yàn)（如TukeyHSD、Bonferroni校正等），以確定具體哪些組別之間存在顯著差異。三、適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法是卡方檢驗(yàn)（Chi-squaretest）或Fisher精確檢驗(yàn)（如果樣本量較小或存在零細(xì)胞）。選擇該方法的理由是：研究涉及分類變量（藥物A/B組、對(duì)照組）和一個(gè)可能也是分類的或可以分組的連續(xù)變量（血清素水平，例如分組為高/低水平）；卡方檢驗(yàn)用于分析兩個(gè)分類變量之間是否存在關(guān)聯(lián)，可以檢驗(yàn)不同藥物組和對(duì)照組在血清素水平分布（高/低頻數(shù)）上是否存在顯著差異。四、p值是在零假設(shè)（即沒(méi)有真實(shí)差異或關(guān)聯(lián)）成立的情況下，觀察到當(dāng)前或更極端結(jié)果的概率。p值=0.03意味著在零假設(shè)為真時(shí)，有3%的概率會(huì)觀察到樣本間差異達(dá)到當(dāng)前程度或更大；p值=0.001意味著概率更?。?/1000），如果零假設(shè)為真，觀察到當(dāng)前結(jié)果的可能性非常低。p值小并不直接等于發(fā)現(xiàn)就非常重要，還需要考慮效應(yīng)量（差異大?。⒀芯吭O(shè)計(jì)的穩(wěn)健性、樣本量、研究的生物學(xué)意義和背景知識(shí)。僅僅依賴p值（尤其是小于0.05）可能忽略效應(yīng)量小或研究設(shè)計(jì)有偏的情況。五、合適的統(tǒng)計(jì)方法包括：1.非參數(shù)檢驗(yàn)中的Mann-WhitneyU檢驗(yàn)：適用于比較兩個(gè)獨(dú)立組（男性vs.女性）的非正態(tài)分布連續(xù)數(shù)據(jù)（認(rèn)知下降速度），不假設(shè)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布。2.參數(shù)檢驗(yàn)中的獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（使用Sidak校正或Welch修正）：如果在正態(tài)性檢驗(yàn)后，數(shù)據(jù)接近正態(tài)分布，可以使用t檢驗(yàn)。選擇時(shí)需先檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性。理由：這些方法不依賴于數(shù)據(jù)的正態(tài)性假設(shè)，適用于分析右偏態(tài)分布的認(rèn)知下降時(shí)間數(shù)據(jù)，能夠比較兩組在下降速度上的中心位置是否存在顯著差異。六、在fMRI研究中，研究者利用統(tǒng)計(jì)方法（如SPM）進(jìn)行voxel-wise假設(shè)檢驗(yàn)，通過(guò)計(jì)算每個(gè)腦體素（voxel）的統(tǒng)計(jì)參數(shù)（如t值或z值），評(píng)估該體素的活動(dòng)是否顯著偏離基線水平（如靜息態(tài)）。研究者通常設(shè)定一個(gè)閾值（如p<0.001）并結(jié)合簇體積校正（如FWE或FWLR）來(lái)形成一個(gè)統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖（SPM），以識(shí)別出在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)，激活顯著且空間上聚集的腦區(qū)簇。主要統(tǒng)計(jì)問(wèn)題包括：控制家族wise錯(cuò)誤率（FWE）以避免假陽(yáng)性過(guò)多、確定合適的統(tǒng)計(jì)閾值和聚類標(biāo)準(zhǔn)、以及考慮平滑效應(yīng)和多重比較問(wèn)題。七、合適的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法是卡方檢驗(yàn)（Chi-squaretestofindependence）或Fisher精確檢驗(yàn)（Fisher'sexacttest）。理由是：研究比較了兩個(gè)分類組（ASD患者vs.非患病兄弟姐妹）在另一個(gè)分類變量（GeneX等位基因頻率，通常表示為頻數(shù)表形式）上的分布差異?？ǚ綑z驗(yàn)適用于分析兩個(gè)分類變量之間是否存在關(guān)聯(lián)性，可以檢驗(yàn)GeneX的等位基因頻率在患者和對(duì)照組之間是否分布有顯著差異。八、應(yīng)選擇重復(fù)測(cè)量方差分析（RepeatedMeasuresANOVA）。理由是：研究涉及同一個(gè)體在兩個(gè)或多個(gè)相關(guān)條件下（靜息vs.任務(wù)）被測(cè)量的數(shù)據(jù)（BOLD信號(hào)強(qiáng)度），屬于重復(fù)測(cè)量設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可以分析任務(wù)狀態(tài)與休息狀態(tài)之間BOLD信號(hào)的差異，同時(shí)控制了被試個(gè)體差異帶來(lái)的影響。其基本原理是通過(guò)比較同一被試內(nèi)不同條件下的均值差異，評(píng)估處理效應(yīng)，并計(jì)算誤差項(xiàng)來(lái)提高統(tǒng)計(jì)功效。九、PCA的主要作用是在保留數(shù)據(jù)大部分變異信息的同時(shí)，將高維數(shù)據(jù)降維，識(shí)別出數(shù)據(jù)中的主要模式或結(jié)構(gòu)。例如，在功能連接數(shù)據(jù)中，PCA可以幫助識(shí)別出幾個(gè)主要的“功能網(wǎng)絡(luò)”模式。潛在問(wèn)題是：PCA結(jié)果是主成分（PCs）的線性組合，這些主成分本身可能沒(méi)有直接的生物學(xué)解釋；過(guò)度依賴PCA可能忽略數(shù)據(jù)中非線性關(guān)系或特定變量的重要性；選擇保留多少主成分（維度）需要進(jìn)行解釋和驗(yàn)證。十、研究方案設(shè)計(jì)：1.招募一定數(shù)量（需考慮統(tǒng)計(jì)功效）的受試者，隨機(jī)分配到新方法組或傳統(tǒng)方法組。2.在訓(xùn)練前、訓(xùn)練中（如有必要）和訓(xùn)練后對(duì)所有受試者進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的注意力測(cè)試。3.收集數(shù)據(jù)并確保測(cè)試的可靠性和有效性。統(tǒng)計(jì)分析方法：可