DELINEAMENTO EXPERIMENTAL

AULA 1

Anderson Castro Soares de Oliveira

Departamento de Estatística/ICET/UFMT

Apresentação do Curso

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Avaliações

• Os conteúdos estarão disponíveis no sitewww.andersoncso.webnode.com.br

• Serão realizadas 4 avaliações: duas avaliações escritas,um seminário e exercícios, sendo:

Avaliação PesoAvaliação Escrita 1 0,30Avaliação Escrita 2 0,30

Seminário 0,20Exercícios 0,20

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Avaliações

• Seminário - 21/08/2019

• Avaliação Escrita 1 - 23/10/2019

• Avaliação Escrita 2 - 11/12/2019

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Programa das aulas

• Princípios Básicos da Experimentação

• Planejamento e Condução do Experimento

• Análise de Variância (ANOVA)

• Testes de Comparações Múltiplas: Tukey, Scheffé, Duncan,Scott-Knott, etc.

• Regressão na análise de Variância

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Programa das aulas

• Delineamentos experimentais: Inteiramente Casualizado,

• Blocos Casualizados e Quadrado Latino

• Transformação de Dados

• Análise Não Parametrica

• Experimentos Fatoriais

• Experimentos em Parcelas Subdivididas

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Bibliografias

• SAMPAIO, I.B.M. Estatística aplicada à experimentaçãoanimal. 3a. ed. Belo Horizonte: Editora da UFMG. 2007,265p.

• PETRIE, A. Estatística em ciência animal e veterinária. SãoPaulo: Ed. Roca. 2009, 248p.

• GOMES, F. P.; GARCIA, C. H. Estatística aplicada a experi-mentos agronômicos e florestais: exposição com exemplose orientações para o uso de aplicativos. Piracicaba: FE-ALQ, 2002.

• BOX, G. E. P.; HUNTER, W. G.; HUNTER, J.S. Statistics forexperimenters. An introduction to design, data analysis andmodel building. John Wiley & Sons, inc., New York, 1978

• MONTGOMERY, D. C. Design and Analysis for Experimen-ters. John Wiley & Sons, Inc., New York, 2005

APRESENTAÇÃO DO CURSO

Sites importantes

• R - www.cran.r-project.org.

Introdução

MÉTODO CIENTÍFICO

Formulaçãode

hipóteses

��Desenvolvimento

da Teoria

//

Obtenção dasobservações

nnTeste dashipóteses

UU

EXPERIMENTOS E ESTUDOS OBSERVACIONAIS

• Em um estudo observacional, observamos e medimos ca-racterísticas específicas, mas não tentamos modificar ossujeitos objeto do estudo.

• Em um experimento, aplicamos algum tratamento e passa-mos, então, a observar seu efeito sobre os sujeitos. (Os su-jeitos do experimento são chamados unidades experimen-tais).

EXPERIMENTAÇÃO

• Experimentação é um ramo da estatística que estuda o pla-nejamento, execução, coleta de dados, análise e interpre-tação dos resultados dos experimentos.

• Experimento é um procedimento planejado com base emuma hipótese, objetivando provocar fenômenos em condi-ções controladas, observar e analisar os seus resultados eefeitos.

• Um experimento é constituído basicamente por um con-junto de unidades experimentais sobre as quais são aplica-dos os tratamentos, de forma casualizada (aleatória), dasquais se obtém os dados experimentais

EXPERIMENTOS

VariáveisControláveis

��Fatoresem Estudo

+3 Experimento +3 VariávelResposta

Variáveis NãoControláveis

KS

EXPERIMENTOS

• O objetivo principal de um experimento é fazer inferênciasreferentes a comparações de tratamentos

• As inferências do experimento são referentes a diferençasde efeitos de tratamentos sobre a variável respostas.

• Para uma boa utilização das técnicas estatísticas em expe-rimentação, o pesquisador deve ter em mente os seguintespontos:

• Usar todo o conhecimento não estatístico do problema;• Fazer o planejamento e a análise da forma mais simples

possível;• Reconhecer a diferença entre significância prática e

diferença estatisticamente significativa;• Experimentos são normalmente iterativos.

EXPERIMENTOS

• Na condução de um experimento deve-se minimizar o efeitodas variáveis não controláveis no intuito de garantir a pre-cisão e a exatidão dos resultados.

• Exatidão ou acurácia - refere-se ao grau de concordânciaentre o resultado da medição e o valor verdadeiro

• Precisão - refere-se ao grau de concordância em medidasrepetidas de mesma propriedade.

EXPERIMENTOS

Figura 1: A: Não Exato e Não Preciso; B: Não Exato e Preciso; C:Exato e Não Preciso; D: Exato e Preciso

ERRO EXPERIMENTAL

• Nos experimentos são realizadas diversas medições refe-rentes as variavéis de interesse.

• Esse processo de medição está sujeito a erros;• Existem dois tipos de erros:

• Erros sistemáticos - decorrentes problemas na condução doexperimento tais como: má calibração de equipamentos einstrumentos, condições ambientais inadequadas, perda dematerial experimental, descuidos de planejamento, etc.

• Erros aleatórios - são inerentes ao processo de medida ese originam de flutuações imprevisíveis nas condições am-bientais, dos instrumentos de medida e da própria naturezado experimentado

ERRO EXPERIMENTAL

• O erro experimental é a oriundo da soma dos erros siste-máticos e aleatórios

• O Erro sistemático afeta exatidão dos resultados, assimdeve-se minimiza-lo o máximo possível.

Conceitos Básicos

CONCEITOS BÁSICOS

• Variável resposta - é a variável a ser medida ou avaliada noexperimento, gerando os dados experimentais.

• Fator - é a variável cujo efeito se deseja conhecer e avaliarno experimento.

• são escolhidos e definidos no planejamento do experimentopara cada unidade da amostra;

• as relações entre a variável resposta e fatores experimen-tais constituem a estrutura do experimento ou delineamentoexperimental

• Tratamento - é o termo utilizado para caracterizar os valores(tipos ou níveis) que um fator pode assumir.

CONCEITOS BÁSICOS

• Unidade experimental (Parcela Experimental) - material ex-perimental em que é aplicado o tratamento.

• Pode ser composto por um ou mais indivíduos.• Representa ou simula uma unidade da população.• É a porção do material experimental onde é a realizada a

mensuração da variável resposta

• Testemunha ou Grupo Controle - é o conjunto de parcelasque serve como referência.

• Não recebe tratamento ou recebe um tratamento já conhe-cido

• A resposta da testemunha será comparada com as respos-tas dos grupos tratados

CONCEITOS BÁSICOS

Princípios Básicos da Experimentação

• Os princípios básicos da experimentação são a repetição,aleatorização e controle local.

• Repetição - refere-se a aplicação do mesmo tratamento so-bre duas ou mais unidades experimentais

• Permite verificar a quem é devida a diferença observada• Diminuição do erro (aumento de precisão)• Validade da estimativa do erro experimental

• Aleatorização - aplicação dos tratamentos aleatoriamentesobre as unidades experimentais.

• Distribuição casual da variabilidade• Evita a introdução de vício no experimento• Validade da estimativa do erro experimental• Validade da estimativa do efeito de tratamento

CONCEITOS BÁSICOS

Princípios Básicos da Experimentação

• Controle local - refere-se ao agrupamento de determinadonúmero de unidades experimentais homogêneas, em quan-tidade suficiente para aplicar todos os tratamentos pelo me-nos uma vez, em cada grupo

• É aplicado quando se conhece a priori a variação no ambi-ente ou material experimental, não permitindo uma casua-lização completa dos tratamentos para todas as repetiçõesdo experimento.

• A casualização é feita por blocos ou grupos de unidadesexperimentais homogêneas.

• A adoção do controle local purifica a estimativa do erro ex-perimental.

Experimentos

EXPERIMENTOS

Exemplo

• Em um estudo do efeito da glicose na liberação de insulina,12 espécies de tecido pancreático idênticas foram subdivi-didas em três grupos de 4 espécies cada uma. Três níveis(baixo, médio e alto) de concentração de glicose foram ale-atoriamente designados aos três grupos, e cada espéciedentro de cada grupo foi tratado com o nível de concentra-ção de glicose sorteado a eles. A quantidade de insulinaliberada pelos tecidos pancreáticos amostrados são as se-guintes:

Tratamento Repetição1 2 3 4

baixo 1,59 1,73 3,64 1,97médio 3,36 4,01 3,49 2,89alto 3,92 4,82 3,87 5,39

EXPERIMENTOS

Exemplo

• Este é um estudo experimental com 12 unidades experi-mentais (amostras de tecido pancreático)

• 3 tratamentos - cada tratamento é um nível de fator simples:concentração de glicose.

• Os dados, quantidade de insulina liberada pelo tecido pan-creático podem ser considerados como três amostras ale-atórias.

• Não há testemunha

EXPERIMENTOS

Exemplo

• Um estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito deuma dose fisiológica de estradiol no crescimento da prós-tata em cães, utilizando ultra-som para verificar o volumeda próstata. Foram utilizados 20 cães divididos aleatoria-mente em 4 grupos e tratados da seguinte forma:

• Nenhum tratamento - Sem castração (T0)• Somente com castração (T1)• Castração mais doses baixas de estradiol (T2)• Castração mais doses altas de estradiol (T3)

EXPERIMENTOS

ExemploTratamento Repetições

1 2 3 4 5T0 9,3 13,5 12,8 14,3 25,1T1 2,0 3,1 4,4 6,2 4,2T2 10,4 6,3 21,7 12,7 15,5T3 37,2 22,6 26,8 37,0 22,8

Experimentos (Exemplo)

• Este é um estudo experimental com 20 unidades experi-mentais (cães).

• 4 tratamentos - cada tratamento é composto por fatoressimples e compostos, sendo que o tratamento T0 (Semcastração) pode ser considerado um controle

• Os dados, volume da prostata podem ser consideradoscomo cinco amostras aleatórias.

EXPERIMENTOS

Exemplo

• Um estudo foi realizado com o objetivo de avaliar o efeitode dois níveis de antibiótico e dois níveis de vitamina B12,no aumento de peso (Kg) diário em suínos, foram utilizados12 animais divididos aleatoriamente em 4grupos e tratadosda seguinte forma:

• Sem antibiótico e sem vitamina B12 (T0)• Sem antibiótico e com 5mg vitamina B12 (T1)• Com 40µg antibiótico e sem vitamina B12 (T2)• Com 40µg antibiótico e com 5mg vitamina B12 (T1)

Tratamento Repetição1 2 3 4

T0 1,30 1,19 1,08 3,57T1 1,26 1,21 1,19 3,66T2 1,05 1,00 1,05 3,10T3 1,52 1,56 1,55 4,63

EXPERIMENTOS

Exemplo

• Este é um estudo experimental com 12 unidades experi-mentais (suínos)

• 5 tratamentos - cada tratamento corresponde a combina-ção de níveis de 2 fatores - antibiótico (0 e 40) e vitaminaB12 (0 e 5).

• O tratamento T0 (Sem antibiótico e sem vitamina B12) podeser considerado um controle

• Os dados,aumento de peso (Kg) diário podem ser conside-rados como quatro amostras aleatórias.

Experimentos com Animais

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

• Importância da Experimentação animal• Permite descobrir métodos mais eficazes para diagnóstico

e tratamento de doenças nos humanos e animais.• Garantir a segurança de novos tratamentos e procedimen-

tos

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

• As primeiras referências a ensaios em animais são encon-tradas nos escritos dos gregos no segundo e quarto sé-culos a.C. em que foram realizadas vivissecções animaiscom o objetivo de observar estruturas e formular hipótesessobre o funcionamento associado às mesmas

• Várias tipos de ensaios com animais foram realizados aolonga da história, mas a controvérsia da sua utilização tam-bém é antiga.

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

• Cuidado com Animais• Alimentos, água e estimulação social• Ritmos biológico (stress)• Proteção e condições de ambiente controladas• Vacinação contra doenças mais comuns• Gaiolas e Acomodaçãoes com conforto e segurança

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

• Princípio dos ’3 Rs’ (Russel e Burch) da pesquisa com ani-mais

• replace (substituir) -substituir os animais sencientes, ou seja,capazes de experimentar dor, prazer, felicidade, medo, frus-tração e ansiedade.

• reduction (redução) - reduzir o número de animais usados,sem prejudicar a confiabilidade dos resultados.

• refinement (refinamento) - refinar a condução do experimentode forma a diminuir a incidência ou severidade de procedi-mentos aplicados para redução de qualquer dor, estresseou angústia que os animais possam experimentar.

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

Legislação

• A Constituição Federal (1988), em seu art. 225, parágrafo1o, inciso VII, veda a prática que submeta animais a atosonde possa estar presente a "crueldade", sendo que talconduta sujeita o infrator, pessoa física ou jurídica, a san-ções penais e administrativas, independentemente da obri-gação de reparar os danos causados

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

Legislação

• Lei No 9.605, de 12 de fevereiro de 1998 - dispõe sobre assanções penais e administrativas derivadas de condutas eatividades lesivas ao meio ambiente

• Denomina como crime ambiental a prática de "ato de abuso,maus tratos, ferir ou mutilar animais silvestres, domésticosou domesticados, nativos ou exóticos", sendo que a penacabível é de detenção, de três meses a um ano, e multa.

• Equipara, na mesma pena, "quem realiza experiência do-lorosa ou cruel em animal vivo, ainda que para fins didáti-cos ou científicos, quando existirem recursos alternativos",sendo que a pena é aumentada de 1/6 a 1/3, se ocorremorte do animal

EXPERIMENTOS COM ANIMAIS

Legislação

• Lei No 11.794, de 8 de outubro de 2008 - estabelece pro-cedimentos para o uso científico de animais

• Cria Conselho Nacional de Controle de ExperimentaçãoAnimal - CONCEA.

• Estabelece que as Universidades e Órgãos de Pesquisadevem constituir Comissões de Ética no Uso de Animais -CEUAs composta por:

• médicos veterinários e biólogos;• docentes e pesquisadores na área específica;• 1 (um) representante de sociedades protetoras de animais

legalmente estabelecidas no País, na forma do Regulamento.

• Na UFMT www.ufmt.br/ceua