Analisis data rotasi roda hamster

8

Sebelum memposting pertanyaan ini, saya telah menelusuri pertanyaan-pertanyaan lain di Stack ini, dan ini mungkin akan menjadi jalan-jalan di taman untuk siapa saja yang membacanya! Tetapi deskripsi Stack ini termasuk analisis dan visualisasi data, jadi saya harap ini ada di tempat yang tepat!

</preapology>

Saya menggunakan Raspberry Pi dengan magnet dan sensor buluh untuk merekam apa yang hamster saya bangun di malam hari. Pi mencatat setiap rotasi sebagai berikut:

2014-09-04 00:20:04.987819,1
2014-09-04 00:20:16.219891,2
2014-09-04 00:20:17.260086,3
2014-09-04 00:20:20.031204,4
2014-09-04 00:20:20.907755,5
...

Saat melakukan sesuatu dengan data itulah saya perlu bantuan. Berikut adalah contoh analisis harian yang dihasilkan Pi:

Halo ayah!

Tadi malam, saya naik setir saya pukul 00.20 dan pergi tidur jam 04:51 (tentu saja dengan istirahat!). Istirahat terlama saya dari kemudi adalah selama 26 menit mulai 03:05 - 03:31.

Selama 4 jam dan 31 menit, saya memutar setir 11.903 kali! Karena rodanya berdiameter 18cm, ini berarti saya menempuh jarak 18π⋅11903 / 100 ≈ 6.731 meter. Itu 4,18 mil!

Biskuit Cinta x

Saya juga telah menghasilkan grafik sederhana dari data, yang terlihat sebagai berikut:

Bagan rotasi roda hamster vs waktu

Saya juga berpikir untuk melakukan gangguan per jam untuk melihat waktu mana dia paling aktif.

Mengingat pengetahuan statistik saya yang tidak ada, hanya itu yang bisa saya pikirkan. Apakah ada hal lain yang bisa saya lakukan? (Dalam hal analisis dan visualisasi). Jika perlu menangkap data tambahan, itu tidak masalah.

Diedit untuk menunjukkan awal pelacakan actigraphy

Mulai pelacakan actigraphy

Matt Duffin
sumber
1
Ini mungkin di luar topik tetapi terdengar seperti proyek yang menyenangkan! Dari jumlah putaran roda, Anda dapat memperkirakan berapa banyak kalori yang dibakar hewan. Anda kemudian dapat memasangkan data ini dengan wadah umpan dengan sensor berat untuk menghitung kalori yang diterima. Jika asupan kalori> kalori yang dihabiskan, Biskuit mungkin menambah berat badan.
Zhubarb
@Andy - terima kasih. Saya kira saya agak terlalu gembira dengan smiley.
Matt Duffin
@ Zhubarb - itu ide yang bagus. Meskipun saya tidak berpikir saya ingin menempatkannya di ruang metabolisme untuk mendapatkan garis dasar untuk kalori per rotasi! Saya akan melakukan pencarian online untuk melihat apakah ada referensi untuk itu.
Matt Duffin
+1 Proyek menyenangkan! Kecepatannya terlihat sangat konstan, tetapi mungkin lebih baik untuk menghitung kecepatan semalam tertinggi (dengan menemukan waktu rotasi terendah, atau mungkin waktu terendah untuk 10 rotasi berturut-turut) dan melaporkannya juga. Bersama dengan kecepatan rata-rata mungkin.
amoeba
Menyukainya - meskipun turunan pertama ('rpm') tampaknya jauh lebih menarik daripada jarak yang ditempuh sebagai angka kumulatif.
tedder42

Jawaban:

8

Dalam pengaturan laboratorium ini sangat sering dilakukan untuk mempelajari ritme sirkadian (yaitu ~ 24 jam).

Jika Anda dapat merekam aktivitas untuk jangka waktu yang lama (misalnya beberapa hari), Anda dapat melakukan beberapa analisis periodisitas.

Representasi biasa dari tipe data ini adalah actogram, yang juga memungkinkan Anda untuk melihat apakah ada perbedaan sehari-hari.
Dalam contoh ini setelah hari ke 8 mouse diletakkan dalam kegelapan konstan dan, seperti yang Anda lihat, meskipun ritme selalu ada, lebih pendek mengungkapkan apa yang biasanya disebut "ritme berlari bebas".
Perhatikan bahwa gambar ini sangat bersih. Terkadang Anda memiliki aktivitas di siang hari!

Actogram

Dari: Mengukur Respons Cahaya Circadian dan Acute pada Tikus menggunakan Wheel Running Activity - LeGates dan Altimus, JOVE 2011

Makalah ini memberikan pengantar yang bagus tentang bagaimana menganalisis data roda-lari:

Sebuah pedoman untuk menganalisis perilaku menjalankan roda sirkadian pada tikus di bawah kondisi pencahayaan yang berbeda - Jud et al. Prosedur Biol Online. 2005

Anda juga dapat melakukan beberapa analisis frekuensi, misalnya menggunakan chi-square periodogram.
Lihat: The chi square periodogram: kegunaannya untuk analisis ritme sirkadian. - Sokolove dan Bushell, J Theor Biol. 1978 (maaf, di balik dinding bayar, tetapi lihat juga referensi di sini )

Satu hal yang dapat Anda lakukan adalah melihat apakah ritme ini berubah selama seminggu. Misalnya, saya menganggap Anda bangun nanti (dan membuat lebih sedikit suara) selama akhir pekan.
Apakah itu memengaruhi aktivitas ujung roda?
Apakah ritme berubah antara musim panas dan musim dingin?

Juga, jika Anda menghubungkan kamera ke sistem, Anda dapat melakukan beberapa pelacakan gerakan. Berikut adalah contoh "pelacakan hamster" menggunakan Python dan OpenCV .

nico
sumber
Hei @nico. Butuh beberapa saat untuk memeriksa semua tautan yang Anda posting, tetapi saya ingin mengucapkan terima kasih atas jawaban yang bagus! Saya telah memulai actigraphy dan mengedit posting asli saya untuk menunjukkan grafik beberapa hari. (Rabu lebih pendek daripada yang lain karena itu adalah hari pertama dan saya tidak mulai merekam sampai sekitar 00:20; ketika saya memiliki banyak titik data, saya akan menghapusnya). Karena hari semakin pendek, akan menarik untuk melihat apakah garis mulai bergeser ke kiri.
Matt Duffin
5

Pertanyaan apa yang akan Anda tanyakan tentang data?

  • Berapa lama hamster menghabiskan waktu di kemudi semalam?
  • Apakah lebih panjang atau lebih pendek dari malam sebelumnya?
  • Apakah ada hari dalam seminggu bahwa hamster berjalan lebih lama di atas kemudi? Misalnya apakah hamster memiliki hari minggu atau hari akhir pekan% ^)?
  • Berapa lama hamster bertahan di atas roda dalam peregangan terus menerus, rata-rata?
  • Apakah jenis makanan yang berbeda memengaruhi waktu yang dihabiskan hamster di atas roda?
  • Apakah aktivitas saya mengubah perilaku roda hamster?

Semua ini akan menyarankan berbagai jenis plot. Agregat waktu di atas roda demi hari, plot lebih dari beberapa hari.

Lihat http://journal.r-project.org/archive/2013-1/hofmann-unwin-cook.pdf untuk cara memplot data dengan cara berbeda untuk mengeksplorasi hal yang berbeda, jawab pertanyaan yang berbeda. Satu plot hampir tidak pernah cukup.

Dianne Cook
sumber
+1 Saya sangat menghargai ini, jawaban pertama Anda di sini, karena fokusnya pada pertanyaan daripada teknologi. Terima kasih telah bergabung dengan kami!
whuber