2025年大學(xué)《生物統(tǒng)計學(xué)》專業(yè)題庫——統(tǒng)計學(xué)在神經(jīng)科學(xué)疾病機制研究中的應(yīng)用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分）1.在比較兩組（例如健康對照組和阿爾茨海默病患者組）的腦皮層厚度均值是否存在顯著差異時，如果數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布且兩組方差相等，通常首選的統(tǒng)計檢驗方法是？A.Mann-WhitneyU檢驗B.Wilcoxon符號秩檢驗C.獨立樣本t檢驗D.配對樣本t檢驗2.研究人員想分析某種藥物對學(xué)習(xí)記憶能力的影響，實驗分為藥物組和無藥物組，記錄了兩組小鼠在特定任務(wù)中的正確率。如果研究者關(guān)心藥物是否*普遍*提高了正確率，而非特定某個時間點，最適合采用的統(tǒng)計檢驗類型是？A.單因素方差分析（One-wayANOVA）B.雙因素方差分析（Two-wayANOVA）C.Kruskal-WallisH檢驗D.Wilcoxon秩和檢驗3.在fMRI數(shù)據(jù)分析中，為了檢測整個腦部掃描區(qū)域內(nèi)是否存在激活的局部腦區(qū)，并且這種激活區(qū)別于隨機噪聲，常用的統(tǒng)計方法是基于？A.相關(guān)分析B.獨立樣本t檢驗C.隨機效應(yīng)模型D.多獨立樣本t檢驗（MonteCarloPermutationTest）4.研究者測量了抑郁癥患者和健康對照組的多項認知指標(biāo)（如反應(yīng)時、準(zhǔn)確率），想了解兩組在*所有*認知指標(biāo)上是否存在系統(tǒng)性的差異。除了進行多個獨立的t檢驗或ANOVA外，一種更穩(wěn)健的方法是？A.相關(guān)分析B.多元方差分析（MANOVA）C.回歸分析D.主成分分析（PCA）5.在一項基因表達譜分析中，研究者發(fā)現(xiàn)某個候選基因在多種神經(jīng)退行性疾病模型中均表現(xiàn)出顯著上調(diào)。為了評估該基因上調(diào)與其他疾病表型關(guān)聯(lián)的強度，宜采用什么統(tǒng)計度量？A.方差分析（ANOVA）B.相關(guān)系數(shù)C.回歸系數(shù)D.卡方統(tǒng)計量6.對一組神經(jīng)元的放電頻率進行時間序列分析，如果研究者假設(shè)放電模式是隨機的，并通過重復(fù)隨機化處理原始數(shù)據(jù)生成零分布，以評估觀察到的放電模式是否具有統(tǒng)計學(xué)意義，這種方法屬于？A.參數(shù)檢驗B.非參數(shù)檢驗C.置換檢驗（PermutationTest）D.方差分析7.在解釋統(tǒng)計結(jié)果時，p值小于0.05通常意味著？A.處理效應(yīng)幾乎肯定存在B.研究假設(shè)（零假設(shè)）為真的概率小于5%C.觀察到的結(jié)果在隨機情況下發(fā)生的概率小于5%D.研究結(jié)論具有95%的置信度8.為了比較不同藥物劑量對動物行為的影響，研究者設(shè)置了低、中、高三個劑量組。如果預(yù)期劑量效應(yīng)是線性的，即行為變化隨劑量增加而大致成比例增加，最適合的模型是？A.單因素方差分析（ANOVA）B.線性回歸分析C.邏輯回歸分析D.曲線回歸分析9.測量了同一組受試者在兩種不同刺激條件下的神經(jīng)電信號幅值，目的是比較兩種刺激下信號幅值是否存在差異。這種設(shè)計屬于？A.獨立樣本設(shè)計B.相關(guān)樣本設(shè)計C.重復(fù)測量設(shè)計D.完全隨機設(shè)計10.在生存分析中，用于描述事件（如疾病復(fù)發(fā)、死亡）發(fā)生時間數(shù)據(jù)的分布特征，并且不需要滿足正態(tài)性假設(shè)的分布是？A.正態(tài)分布B.指數(shù)分布C.離散分布D.生存分布（如Weibull分布）二、填空題（每空2分，共20分）1.在進行兩組連續(xù)性數(shù)據(jù)的均值比較前，需要首先檢驗數(shù)據(jù)的________是否滿足參數(shù)檢驗（如t檢驗）的假設(shè)。2.神經(jīng)影像學(xué)中，VBM（基于體素的形態(tài)測量）主要檢測的是腦區(qū)結(jié)構(gòu)的________差異。3.為了減少假陽性結(jié)果（TypeIerror）的概率，當(dāng)需要對多個變量或多個腦區(qū)進行顯著性檢驗時，常采用________校正方法。4.邏輯回歸分析通常用于預(yù)測一個________變量受到一個或多個________變量影響的情況。5.在設(shè)計一項比較新藥與安慰劑治療阿爾茨海默病效果的實驗時，為了控制個體差異，常采用________設(shè)計。6.衡量一組數(shù)據(jù)離散程度的統(tǒng)計量中，方差是________的平方平均數(shù)。7.如果研究者關(guān)心的是不同腦區(qū)之間功能連接的強度和模式，而非單個腦區(qū)的活動水平，那么相關(guān)性分析或________網(wǎng)絡(luò)分析可能是合適的方法。8.在分析基因表達數(shù)據(jù)時，通過計算基因表達量的________可以消除不同樣本間總RNA量的差異。9.置換檢驗通過________原始數(shù)據(jù)標(biāo)簽來生成零分布，從而在不依賴特定分布假設(shè)的情況下評估統(tǒng)計顯著性。10.生存分析中，________指的是事件發(fā)生前受試者所經(jīng)歷的時間。三、簡答題（每題5分，共15分）1.簡述獨立樣本t檢驗和配對樣本t檢驗的主要區(qū)別，并說明在什么研究情境下適合使用配對樣本t檢驗。2.解釋什么是多重比較問題，并列舉至少兩種常用的多重比較校正方法及其基本思想。3.在神經(jīng)科學(xué)研究中，為什么進行統(tǒng)計推斷（如假設(shè)檢驗）時需要考慮樣本量的大?。繕颖玖窟^小或過大可能分別帶來什么問題？四、計算與分析題（共25分）1.（10分）研究者測量了10名健康成年人和10名輕度認知障礙（MCI）患者的大腦執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率指標(biāo)（效率指標(biāo)值越高，代表網(wǎng)絡(luò)效率越高）。數(shù)據(jù)如下（單位：arbitraryunits）：健康組：0.85,0.82,0.89,0.78,0.90,0.84,0.81,0.87,0.83,0.80MCI組：0.76,0.71,0.68,0.74,0.70,0.73,0.69,0.75,0.72,0.68假設(shè)數(shù)據(jù)均服從正態(tài)分布且兩組方差相等。(1)請寫出使用獨立樣本t檢驗比較兩組執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率均值差異的假設(shè)檢驗步驟（包括零假設(shè)和備擇假設(shè)）。(2)請描述如何計算t統(tǒng)計量和p值（無需具體數(shù)值計算，說明計算過程即可）。(3)如果檢驗結(jié)果顯著，請簡要解釋其生物學(xué)意義。2.（15分）一項研究旨在比較三種不同康復(fù)訓(xùn)練方法（A、B、C）對中風(fēng)后患者運動功能恢復(fù)效果的影響。選取了30名患者，隨機分配到三個訓(xùn)練組（每組10人），在干預(yù)結(jié)束后4周，使用統(tǒng)一的運動功能評分量表進行評估。評分數(shù)據(jù)（越高代表功能恢復(fù)越好）的均值和標(biāo)準(zhǔn)差如下：組別均值標(biāo)準(zhǔn)差A(yù)85.26.8B82.17.2C88.55.9假設(shè)數(shù)據(jù)滿足方差分析的前提條件。(1)請問此處應(yīng)采用什么統(tǒng)計方法來分析數(shù)據(jù)？(2)請寫出進行該統(tǒng)計檢驗的零假設(shè)和備擇假設(shè)。(3)簡述進行該檢驗后，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)果顯著，如何進一步進行多重比較（例如，使用TukeyHSD法）以確定哪些組別之間存在顯著差異？解釋多重比較的必要性和基本邏輯。---試卷答案一、選擇題1.C2.A3.D4.B5.B6.C7.C8.B9.C10.D二、填空題1.正態(tài)性2.密度3.Bonferroni或FalseDiscoveryRate(FDR)或其他合理校正方法名稱4.分類(或二元/0-1)，連續(xù)性(或定量)5.隨機區(qū)組(或配對)6.標(biāo)準(zhǔn)差7.功能(或網(wǎng)絡(luò)功能)8.歸一化(或?qū)?shù))9.隨機化10.生存時間(或隱含時間)三、簡答題1.區(qū)別：獨立樣本t檢驗比較的是兩個獨立組別之間的均值差異；配對樣本t檢驗比較的是同一組受試者在不同時間點或不同條件下或接受不同處理時兩次測量值的均值差異。配對樣本t檢驗考慮了配對關(guān)系，通常需要更小的樣本量就能獲得統(tǒng)計功效。適用情境：當(dāng)研究設(shè)計涉及重復(fù)測量（如同一組人在不同狀態(tài)下被測量）、匹配設(shè)計（如根據(jù)某些特征將受試者配對）或前后測設(shè)計時，適合使用配對樣本t檢驗。2.多重比較問題：當(dāng)對多個變量、多個分組或多個腦區(qū)進行多次獨立的顯著性檢驗時，單純依賴p<0.05標(biāo)準(zhǔn)，犯假陽性錯誤（TypeIerror）的總概率會隨著檢驗次數(shù)增加而增大，導(dǎo)致虛報的顯著性增加。校正方法：*Bonferroni校正：將顯著性水平α除以檢驗的總次數(shù)，只有當(dāng)單個檢驗的p值小于新的α水平時才認為結(jié)果顯著。思想是嚴格控制總的錯誤率。*TukeyHSD法：主要用于ANOVA后對多個組均值進行兩兩比較。它基于學(xué)生化范圍（StudentizedRangeStatistic），考慮了比較次數(shù)和方差估計的誤差，控制整體錯誤率。3.樣本量考慮：*過?。簶颖玖窟^小會導(dǎo)致統(tǒng)計功效過低（Power不足），難以檢測到真實存在的效應(yīng)，容易犯假陰性錯誤（TypeIIerror），即錯失有意義的發(fā)現(xiàn)。同時，樣本量小時，對總體參數(shù)的估計精度低，置信區(qū)間過寬。*過大：樣本量過大可能導(dǎo)致檢測到微小的、實際無生物學(xué)意義的效應(yīng)（假陽性），即統(tǒng)計功效過高，降低了犯假陽性錯誤（TypeIerror）的風(fēng)險，但可能浪費資源，且極端情況下可能違反統(tǒng)計檢驗的某些假設(shè)（如正態(tài)性）。四、計算與分析題1.(1)假設(shè)檢驗步驟：*零假設(shè)(H?)：健康組和MCI組的執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率均值無顯著差異（μ?=μ?）。*備擇假設(shè)(H?)：健康組和MCI組的執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率均值存在顯著差異（μ?≠μ?）。*（注：此處為雙尾檢驗，若研究前有明確方向性假設(shè)，則為單尾檢驗）(2)計算過程說明：*計算兩組樣本的均值（X??,X??）和標(biāo)準(zhǔn)差（s?,s?）。*計算兩組樣本的合并方差估計值（Sp2）或分別計算兩組內(nèi)方差。*計算標(biāo)準(zhǔn)誤差（SE）=√[(s?2/n?)+(s?2/n?)]（若假設(shè)方差相等則用合并方差）。*計算t統(tǒng)計量=(X??-X??)/SE。*確定自由度（df），對于獨立樣本t檢驗，df=n?+n?-2（若假設(shè)方差相等可用Satterthwaite公式）。*查t分布表或使用軟件，根據(jù)自由度和顯著性水平（α，如0.05）找到臨界t值，或計算p值。(3)生物學(xué)意義解釋：如果檢驗結(jié)果顯著（p<0.05），則表明在統(tǒng)計上，與健康成年人相比，輕度認知障礙患者的執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率確實存在顯著差異（根據(jù)均值高低判斷是更高還是更低），這提示執(zhí)行功能網(wǎng)絡(luò)效率的減低可能與MCI的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。2.(1)統(tǒng)計方法：單因素方差分析（One-wayANOVA）。(2)假設(shè)檢驗：*零假設(shè)(H?)：三種康復(fù)訓(xùn)練方法（A、B、C）對運動功能恢復(fù)效果的均值無顯著差異（μ_A=μ_B=μ_C）。*備擇假設(shè)(H?)：至少有兩種康復(fù)訓(xùn)練方法對運動功能恢復(fù)效果的均值存在顯著差異（即μ_A,μ_B,μ_C不全相等）。(3)多重比較說明：*必要性：方差分析僅能判斷至少存在兩個組別均值不等，但不能具體指出是哪些組別之間存在差異。若直接進行pairwiset檢驗進行所有兩兩比較，會增大犯假陽性錯誤的總概率。*TukeyHSD法邏輯：TukeyHS