Planejamento de Experimentos em Animais

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Planejamento de Experimentos em Animais

Lucas Santana da Cunha http://www.uel.br/pessoal/lscunha

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Princ´ıpios básicos da experimenta¸cão Delineamentos experimentais Etapas do planejamento Condu¸cão do Experimento

Introdu¸

c˜

ao

Um pesquisador cient´ıfico resolve problemas de interesse da sociedade de forma direta ou indireta, pela aplica¸c˜ao eficiente de princ´ıpios cient´ıficos.

A experimenta¸c˜ao ´e parte do processo cient´ıfico como uma das maneiras pelas quais aprendemos sobre como sistemas ou pro-cessos funcionam ou se comportam.

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O objetivo da experimenta¸cão é o estudo dos experimentos, isto é, seu planejamento, execu¸cão, análise dos dados obtidos e interpreta¸cão dos resultados.

Assim, a experimenta¸c˜ao envolve uma sequˆencia de atividades:

1 _Conjectura; 2 _Experimento; 3 _An´_{alise estat´ıstica;} 4 _Conclus˜_ao.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Conjectura ´

E a hip´otese original que motiva o experimento, ou seja, a formula¸c˜ao do “problema”e os objetivos a serem alcan¸cados. Exemplos

A adi¸cão de CLA (Ácido Linoléico Conjugado) na ra¸cão de su´ınos tende a reduzir a espessura de gordura dos mesmos?

A quantidade de c´elulas cancer´ıgenas encontradas est´a associ-ada com o tempo de sobrevida do animal?

A adi¸cão de fibra de coco na ra¸cão animal é benéfica, do ponto de vista da produ¸cão? Qual a propor¸cão ideal para mistura na ra¸cão?

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Conjectura ´

A adi¸cão de CLA (Ácido Linoléico Conjugado) na ra¸cão de su´ınos tende a reduzir a espessura de gordura dos mesmos? A quantidade de células cancer´ıgenas encontradas está associ-ada com o tempo de sobrevida do animal?

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Conjectura ´

A adi¸cão de CLA (Ácido Linoléico Conjugado) na ra¸cão de su´ınos tende a reduzir a espessura de gordura dos mesmos? A quantidade de células cancer´ıgenas encontradas está associ-ada com o tempo de sobrevida do animal?

A adi¸cão de fibra de coco na ra¸cão animal é benéfica, do ponto de vista da produ¸cão? Qual a propor¸cão ideal para mistura na ra¸cão?

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Experimento

Feito para investigar a conjectura, ´e nessa etapa que ´e feito:

Planejamento da pesquisa: vari´aveis, plano amostral ou

ex-perimental e t´ecnica(s) de an´alise(s);

Execu¸c˜ao da pesquisa: coleta de dados por meio de

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

An´alise estat´ıstica

Análise dos dados coletados segundo os objetivos tra¸cados e técnicas apropriadas e apresenta¸cão dos resultados.

Conclus˜ao

Onde ´e exposto o que se aprendeu acerca da conjectura original e sugest˜oes de novas conjecturas.

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Como técnica sistemática de pesquisa, a experimenta¸cão se difundiu no século XX, quando foi formalizada através da es-tat´ıstica, por Fisher em 1920.

A metodologia de an´alise estat´ıstica a ser utilizada na pesquisa depende da maneira como os dados foram obtidos.

Logo, o planejamento e a an´alise estat´ıstica de experimentos est˜ao extremamente associados.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Conceitos B´

asicos

Ensaio ´

E um trabalho previamente planejado para estudar os efeitos de n´ıveis de fatores controlados que se deseja comparar.

Fator (tratamento) ´

E o m´etodo, elemento ou material cujo efeito se deseja medir ou comparar em um experimento.

Exemplos: ra¸c˜oes, doses de medicamentos, inseticidas, ra¸cas, pro-dutos comerciais em geral, etc.

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Conceitos B´

asicos

Ensaio ´

E um trabalho previamente planejado para estudar os efeitos de n´ıveis de fatores controlados que se deseja comparar.

Fator (tratamento) ´

E o m´etodo, elemento ou material cujo efeito se deseja medir ou comparar em um experimento.

Exemplos: ra¸c˜oes, doses de medicamentos, inseticidas, ra¸cas, pro-dutos comerciais em geral, etc.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Vari´avel resposta

´

E a vari´avel mensurada usada para avaliar o efeito de tratamentos. Exemplos: altura, peso, diˆametro, comprimento, etc.

Unidade experimental ou parcela ´

E a unidade que vai receber o tratamento e fornecer os dados que dever˜ao refletir seu efeito.

Exemplos: um animal, um grupo de animais, uma planta, uma placa de Petri com um meio de cultura, etc.

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Vari´avel resposta ´

E a vari´avel mensurada usada para avaliar o efeito de tratamentos. Exemplos: altura, peso, diˆametro, comprimento, etc.

Unidade experimental ou parcela ´

E a unidade que vai receber o tratamento e fornecer os dados que dever˜ao refletir seu efeito.

Exemplos: um animal, um grupo de animais, uma planta, uma placa de Petri com um meio de cultura, etc.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Delineamento experimental ´

E parte do plano experimental que implica na forma como os trata-mentos ser˜ao designados `as unidades experimentais.

Exemplos: Delineamento inteiramente casualizado, blocos casuali-zados, quadrado latino, etc.

Esquema ´

E a maneira utilizada pelo pesquisador ao combinar os n´ıveis de dois ou mais fatores para se obter os tratamentos.

Exemplos: Esquema Fatorial e Esquema em Parcelas subdivididas.

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Delineamento experimental ´

E parte do plano experimental que implica na forma como os trata-mentos ser˜ao designados `as unidades experimentais.

Exemplos: Delineamento inteiramente casualizado, blocos casuali-zados, quadrado latino, etc.

Esquema ´

E a maneira utilizada pelo pesquisador ao combinar os n´ıveis de dois ou mais fatores para se obter os tratamentos.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao

Conceitos B´asicos

Erro experimental ´

E o efeito de fatores que atuam de forma aleatória e que não são pass´ıveis de controle pelo experimentador.

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Princ´ıpios b´

asicos da experimenta¸

c˜

ao

Para realizar experimentos são necessários alguns princ´ıpios básicos para que as conclusões que venham ser obtidas se tor-nem válidas. Estes princ´ıpios são:

Repeti¸c˜ao; Casualiza¸c˜ao; Controle local.

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Exerc´ıcios

Introdu¸c˜ao Conceitos B´asicos

Princ´ıpios b´asicos da experimenta¸c˜ao

Delineamentos experimentais Etapas do planejamento Condu¸c˜ao do Experimento

Repeti¸

c˜

ao

O princ´ıpio da repeti¸cão consiste na reprodu¸cão do experimento básico. A B N´ıveis =⇒ A B A B A B A B A B Repeti¸cões

Tem por finalidade propiciar a obten¸c˜ao de uma estimativa do erro experimental.

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Casualiza¸

c˜

ao

Consiste em distribuir os tratamentos nas parcelas por meio

de sorteios. Com isso todos os tratamentos ter˜ao a mesma

probabilidade de serem designados a qualquer parcela.

A B N´ıveis =⇒ B B A A B A B B A A Repeti¸c˜oes + Casualiza¸c˜ao

Tem por finalidade proporcionar uma estimativa v´alida para o erro experimental.

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Exerc´ıcios

Delineamentos experimentais Etapas do planejamento Condu¸c˜ao do Experimento

Controle Local

´

E uma t´ecnica usada para melhorar a precis˜ao do experimento,

cuja finalidade ´e dividir um ambiente heterogˆeneo em

sub-ambientes homogˆeneos e tornar o delineamento experimental

mais eficiente. A B N´ıveis =⇒ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ ⇓ bl.1 bl.2 bl.3 bl.4 bl.5 A B B A B A A B B A Rep. + Cas. + Controle local

Tem por finalidade a redu¸c˜ao do erro experimental.

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Delineamentos Inteiramente ao Acaso

´

E o mais simples dos experimentos e deve ser implantado em uma ´area experimental totalmente homogˆenea.

Leva em conta apenas o princ´ıpio da repeti¸c˜ao e da casua-liza¸c˜ao.

Mais utilizados em laborat´orios, casas de vegeta¸c˜ao, viveiros, etc.

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Exerc´ıcios

Delineamentos experimentais

Etapas do planejamento Condu¸c˜ao do Experimento

Delineamentos em blocos casualizados

Quando a área experimental é heterogênea, será necessário sub-dividir esta área em partes homogêneas pelo princ´ıpio do con-trole local.

,→ Ex: Diferentes materiais, indiv´ıduos, dias, etc.

Na sua forma mais simples, todos os blocos recebe todos os tratamentos, constituindo o bloco completo.

Quando n˜ao for poss´ıvel colocar todos os tratamentos num

mesmo bloco, podemos caracterizar os blocos incompletos.

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Delineamentos em Quadrados Latinos

Também é implantado em área heterogênea, mas diferente dos experimentos em blocos casualizados, o controle é realizado em dois sentidos.

Neste caso os blocos em um sentido s˜ao chamados de linhas e

no outro sentido de colunas.

O número de linhas é igual ao número de colunas e igual ao número de tratamentos.

Portanto, cada tratamento ´e implantado uma s´o vez em cada

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Exerc´ıcios

Princ´ıpios b´asicos da experimenta¸c˜ao Delineamentos experimentais

Etapas do planejamento

Condu¸c˜ao do Experimento

Etapas do planejamento

1 Os tratamentos que ser˜ao comparados;

2 _{Area e unidade experimental;}´ 3 O n´umero de repeti¸c˜oes;

4 _{A vari´}_{avel em an´}_{alise e forma como ser´}_{a medida;}

5 O delineamento experimental;

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Exerc´ıcios

Etapas do planejamento

2 _{Area e unidade experimental;}´

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Exerc´ıcios

Etapas do planejamento

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Exerc´ıcios

Etapas do planejamento

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Exerc´ıcios

Etapas do planejamento

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Exemplo 1

Considere um experimento cujo objetivo é verificar se a adminis-tra¸cão de ra´ızes e tubérculos, como suplementa¸cão de inverno na alimenta¸cão de vacas em lacta¸cão, aumenta a produ¸cão de leite.

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Exerc´ıcios

Uma das formas de planejar esse experimento seria:

1 _{Os tratamentos que ser˜}_{ao comparados: trˆ}_{es tipos de}

suple-mentos (araruta, mandioca, batata doce) e uma testemunha, sendo um total de 4 tratamentos.

2 Area e unidade experimental: Na fazenda escola UEL sendo´

a unidade experimental uma vaca.

3 _{O n´}_{umero de repeti¸}_c˜_{oes: 6 repeti¸}_c˜_{oes (24 animais).}

4 _{A vari´}_{avel em an´}_{alise e forma como ser´}_{a medida: Os}

va-lores das produ¸c˜oes (kg) de leite ser˜ao medidas numa balan¸ca.

5 O delineamento experimental: delineamento inteiramente ao

acaso.

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Exerc´ıcios

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Exerc´ıcios

acaso.

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Exerc´ıcios

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Exerc´ıcios

acaso.

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Para se definir o tipo de suplemento que será dado a cada animal, realiza-se umsorteioenumerando cada um dos 24 animais (parcelas) que participarão do estudo (1 a 24) e, em seguida, colocam-se os tratamentos em uma sequência, como a dada a seguir:

S1S2S3S4S5S6 A1A2A3A4A5A6 M1M2M3M4M5M6 B1B2B3B4B5B6

A partir da´ı, sorteia-se a aloca¸cão do tipo de suplemento a cada animal. Suponha a seguinte sequência de números aleatórios:

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Exerc´ıcios

Croqui

Assim, ter´ıamos a seguinte configura¸c˜ao do experimento:

Animais 1 2 3 4 5 6 Tratamentos S5 A6 B4 M6 B2 M1 Animais 7 8 9 10 11 12 Tratamentos M4 M3 M5 B3 B1 B6 Animais 13 14 15 16 17 18 Tratamentos S6 S4 A2 A3 A4 B5 Animais 19 20 21 22 23 24 Tratamentos A5 M2 A1 S3 S2 S1 23 / 26

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Exerc´ıcios

Princ´ıpios b´asicos da experimenta¸c˜ao Delineamentos experimentais Etapas do planejamento

Condu¸

c˜

ao do Experimento

Não se deve permitir que uma técnica experimental inadequada ou imperfeita seja a responsável principal pelotamanho do erro experimental.

Fazer a marca¸c˜ao adequada das unidades experimentais. Com

animais, há métodos padronizados de marca¸cão, assim, o único cuidado é manter a anota¸cão do código utilizado.

Uma falha bastante comum é a aplica¸cão não uniforme dos tratamentos em todas as repeti¸cões.

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Exerc´ıcios

Condu¸

c˜

ao do Experimento

Deve-se pesar o material, calibrar o equipamento ou tirar as medidas necessárias, com omáximo de precisão poss´ıvel.

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Exerc´ıcios

Condu¸

c˜

ao do Experimento

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Exerc´ıcios

Condu¸

c˜

ao do Experimento

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Exerc´ıcios

Exemplos

1 Quando n˜ao se cuida dalimpeza do equipamentoutilizado

para fornecer ra¸cões aos animais, podem ocorrer diferen¸cas que não são devidas às ra¸cões e sim, à quantidade de ra¸cão que cada animal recebeu.

3 _{Em experimentos com}_{animais eventualmente copr´}_ofagos_{, se}

n˜ao houver um monitoramente constante, os resultados obtidos podem ser influenciados por esse h´abito dos animais.

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Exerc´ıcios

Exemplos

2 _Se _{mais de uma pessoa}_est´_{a aplicando os tratamentos, deve-se}

cuidar para que as varia¸cões entre elas não sejam confundidas com varia¸cões entre tratamentos.

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Exemplos

2 _Se _{mais de uma pessoa}_est´_{a aplicando os tratamentos, deve-se}

cuidar para que as varia¸cões entre elas não sejam confundidas com varia¸cões entre tratamentos.

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Exerc´ıcios

Exerc´ıcio 1

Um pesquisador tem o objetivo de comparar 5 linhagens de aves em rela¸cão ao peso (kg) aos 63 dias de idade. Para realiza¸cão do experimento, deve-se utilizar dez aves na unidade experimental e 5 repeti¸cões para cada tratamento, totalizando 250 aves. Conside-rando que as condi¸cões experimentais são homogêneas, ou seja, o experimento será realizado em um delineamento inteiramente casu-alizado, pede-se:

a) quantas unidades experimentais (parcelas) h´a nesse

experi-mento?

b) encontre um poss´ıvel croqui para o experimento.