मोरेल I पर मेंटल का परीक्षण क्यों पसंद किया जाता है?


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मेंटल का टेस्ट व्यापक रूप से जैविक अध्ययन में जानवरों के स्थानिक वितरण (अंतरिक्ष में स्थिति) के साथ सहसंबंध की जांच करने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, उनकी आनुवंशिकता, आक्रामकता की दर या कुछ अन्य विशेषता। बहुत सारी अच्छी पत्रिकाएँ इसका इस्तेमाल कर रही हैं ( PNAS, पशु व्यवहार, आणविक पारिस्थितिकी ... )।

मैंने कुछ पैटर्न तैयार किए हैं जो प्रकृति में हो सकते हैं, लेकिन उन्हें पहचानने के लिए मेंटल का परीक्षण काफी बेकार लगता है। दूसरी ओर, मोरन के परिणाम बेहतर थे (प्रत्येक प्लॉट के तहत पी-मान देखें)

इसके बजाय वैज्ञानिक मोरन I का उपयोग क्यों नहीं करते हैं? क्या कोई छिपी हुई वजह है जो मैं नहीं देखता? और यदि कोई कारण है, तो मैंटल या मोरन के परीक्षण का उचित उपयोग करने के लिए कैसे जान सकता हूं (परिकल्पनाओं का निर्माण अलग तरीके से कैसे किया जाना चाहिए)? एक वास्तविक जीवन का उदाहरण सहायक होगा।

इस स्थिति की कल्पना करें: प्रत्येक पेड़ पर एक कौआ (17 x 17 पेड़) है, जिसके पास एक कौवा है। प्रत्येक कौवे के लिए "शोर" के स्तर उपलब्ध हैं और आप जानना चाहते हैं कि कौवे का स्थानिक वितरण उनके द्वारा किए जाने वाले शोर से निर्धारित होता है या नहीं।

कम से कम 5 संभावनाएं हैं:

  1. "समान प्रवृत्ति के व्यक्ति इकट्ठे रहते हैं।" अधिक समान कौवे हैं, उनके बीच की भौगोलिक दूरी (एकल क्लस्टर) जितनी छोटी है ।

  2. "समान प्रवृत्ति के व्यक्ति इकट्ठे रहते हैं।" फिर, अधिक समान कौवे हैं, उनके बीच की भौगोलिक दूरी जितनी छोटी है, (एकाधिक क्लस्टर) लेकिन शोर वाले कौवे के एक क्लस्टर को दूसरे क्लस्टर के अस्तित्व के बारे में कोई जानकारी नहीं है (अन्यथा वे एक बड़े क्लस्टर में फ्यूज हो जाते हैं)।

  3. "मोनोटोनिक प्रवृत्ति।"

  4. "विपरीत आकर्षण।"इसी तरह के कौवे एक-दूसरे को खड़ा नहीं कर सकते।

  5. "रैंडम पैटर्न।"स्थानिक वितरण पर शोर के स्तर का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं है।

प्रत्येक मामले के लिए, मैंने बिंदुओं का एक भूखंड बनाया और एक सहसंबंध की गणना करने के लिए मेंटल परीक्षण का उपयोग किया (यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि इसके परिणाम गैर-महत्वपूर्ण हैं, मैं कभी भी बिंदुओं के ऐसे पैटर्न के बीच रैखिक संघ खोजने की कोशिश नहीं करूंगा)।

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उदाहरण डेटा: (संभव के रूप में संपीड़ित)

r.gen   <- seq(-100,100,5)
r.val   <- sample(r.gen, 289, replace=TRUE)
z10     <- rep(0, times=10)
z11     <- rep(0, times=11)
r5      <- c(5,15,25,15,5)
r71     <- c(5,20,40,50,40,20,5)
r72     <- c(15,40,60,75,60,40,15)
r73     <- c(25,50,75,100,75,50,25)
rbPal   <- colorRampPalette(c("blue","red"))
my.data <- data.frame(x = rep(1:17, times=17),y = rep(1:17, each=17),
             c1=c(rep(0,times=155),r5,z11,r71,z10,r72,z10,r73,z10,r72,z10,r71,
             z11,r5,rep(0, times=27)),c2 = c(rep(0,times=19),r5,z11,r71,z10,r72,
             z10,r73,z10,r72,z10,r71,z11,r5,rep(0, times=29),r5,z11,r71,z10,r72,
             z10,r73,z10,r72,z10,r71,z11,r5,rep(0, times=27)),c3 = c(seq(20,100,5),
             seq(15,95,5),seq(10,90,5),seq(5,85,5),seq(0,80,5),seq(-5,75,5),
             seq(-10,70,5),seq(-15,65,5),seq(-20,60,5),seq(-25,55,5),seq(-30,50,5),
             seq(-35,45,5),seq(-40,40,5),seq(-45,35,5),seq(-50,30,5),seq(-55,25,5),
             seq(-60,20,5)),c4 = rep(c(0,100), length=289),c5 = sample(r.gen, 289, 
             replace=TRUE))

# adding colors
my.data$Col1 <- rbPal(10)[as.numeric(cut(my.data$c1,breaks = 10))]
my.data$Col2 <- rbPal(10)[as.numeric(cut(my.data$c2,breaks = 10))]
my.data$Col3 <- rbPal(10)[as.numeric(cut(my.data$c3,breaks = 10))]
my.data$Col4 <- rbPal(10)[as.numeric(cut(my.data$c4,breaks = 10))]
my.data$Col5 <- rbPal(10)[as.numeric(cut(my.data$c5,breaks = 10))]

भौगोलिक दूरी का मैट्रिक्स बनाना (मोरन I के लिए उलटा है):

point.dists           <- dist(cbind(my.data$x, my.data$y))
point.dists.inv       <- 1/point.dists
point.dists.inv       <- as.matrix(point.dists.inv)
diag(point.dists.inv) <- 0

प्लॉट निर्माण:

X11(width=12, height=6)
par(mfrow=c(2,5))
par(mar=c(1,1,1,1))

library(ape)
for (i in 3:7) {
  my.res <- mantel.test(as.matrix(dist(my.data[ ,i])), as.matrix(point.dists))
  plot(my.data$x,my.data$y,pch=20,col=my.data[ ,c(i+5)], cex=2.5, xlab="", 
       ylab="", xaxt="n", yaxt="n", ylim=c(-4.5,17))
  text(4.5, -2.25, paste("Mantel's test", "\n z.stat =", round(my.res$z.stat, 
   2), "\n p.value =", round(my.res$p, 3)))

  my.res <- Moran.I(my.data[ ,i], point.dists.inv)
  text(12.5, -2.25, paste("Moran's I", "\n observed =", round(my.res$observed, 
   3), "\n expected =",round(my.res$expected,3), "\n std.dev =", 
       round(my.res$sd,3), "\n p.value =", round(my.res$p.value, 3)))
}

par(mar=c(5,4,4,2)+0.1)

for (i in 3:7) {
  plot(dist(my.data[ ,i]), point.dists,pch = 20, xlab="geographical distance", 
       ylab="behavioural distance")
}

UCLA की सांख्यिकी मदद वेबसाइट पर उदाहरणों में PS, दोनों परीक्षणों का उपयोग समान डेटा और सटीक समान परिकल्पना पर किया जाता है, जो बहुत मददगार नहीं है (cf., Mantel test , Moran I )।

IM का जवाब आपने लिखा है:

... यह [मेंटल] परीक्षण करता है कि क्या शांत कौवे अन्य शांत कौवे के पास स्थित हैं, जबकि शोर कौवे में शोर पड़ोसी हैं।

मुझे लगता है कि मेंटल टेस्ट द्वारा इस तरह की परिकल्पना का परीक्षण नहीं किया जा सकता है । दोनों भूखंडों पर परिकल्पना मान्य है। लेकिन अगर आपको लगता है कि शोर करने वाले कौवों के एक समूह को शोर-शराबे वाले कौवे के दूसरे क्लस्टर के अस्तित्व के बारे में ज्ञान नहीं है - मेंटल परीक्षण फिर से बेकार है। इस तरह की जुदाई प्रकृति में बहुत संभावित होनी चाहिए (मुख्यतः जब आप बड़े पैमाने पर डेटा संग्रह कर रहे हों)।

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जवाबों:


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मेंटल टेस्ट और मोरन के I दो अलग-अलग अवधारणाओं का उल्लेख करते हैं।

मोरन के I का उपयोग करने का कारण स्थानिक स्वायत्तता का प्रश्न है: अंतरिक्ष के माध्यम से स्वयं के साथ एक चर का सहसंबंध। मोरन के I का उपयोग तब किया जाता है जब यह जानना चाहता है कि किसी क्षेत्र इकाई में किसी घटना की घटना किस सीमा तक होती है या किसी पड़ोसी क्षेत्र इकाई में किसी घटना के घटित होने की संभावना नहीं है। दूसरे शब्दों में (आपके उदाहरण का उपयोग करते हुए): यदि किसी पेड़ पर शोर करने वाला कौआ है, तो पड़ोस में अन्य शोर वाले कौवों की संभावना या संभावना कितनी है? मोरन I की अशक्त परिकल्पना ब्याज के चर में कोई स्थानिक निरंकुशता नहीं है।

मेंटल टेस्ट का उपयोग करने का कारण चर के बीच समानता या असमानता का सवाल है। मंटेल परीक्षण का उपयोग तब किया जाता है जब यह जानना चाहता है कि भविष्यवक्ता (अंतरिक्ष) चर के संदर्भ में समान नमूने भी आश्रित (प्रजाति) चर के संदर्भ में समान हैं। इसे सीधे शब्दों में कहें: क्या ऐसे नमूने जो आपस में मिलते-जुलते हैं, समान रूप से समान होते हैं और ऐसे नमूने होते हैं जो एक-दूसरे से स्थानिक रूप से भिन्न होते हैं? अपने उदाहरण का उपयोग करना: यह परीक्षण करता है कि क्या शांत कौवे अन्य शांत कौवे के पास स्थित हैं, जबकि शोर कौवे में शोर पड़ोसी हैं। अशक्त परिकल्पना स्थानिक स्थान और DV के बीच कोई संबंध नहीं है।
इसके अलावा, आंशिक मेंटल परीक्षण तीसरे चर को नियंत्रित करते हुए दो चर की तुलना करने की अनुमति देता है।
उदाहरण के लिए, किसी को मेंटल टेस्ट की जरूरत पड़ती है

  • जीवों के दो समूह, जो नमूना इकाइयों का एक ही सेट बनाते हैं;
  • गड़बड़ी से पहले और बाद में सामुदायिक संरचना;
  • आनुवंशिक / पारिस्थितिक दूरी और भौगोलिक दूरी।

मेंटल टेस्ट और उसके आवेदन पर यहां एक अच्छी चर्चा है।

(लादिस्लाव नादो के नए उदाहरणों के जवाब में संपादित)

अगर मैं अनुमान लगा सकता हूं, तो आपके भ्रम का कारण यह है कि आप अपने उदाहरणों में दो निरंतर चर के रूप में या एक दूरी मैट्रिक्स (अंतरिक्ष में स्थिति) और एक निरंतर चर (शोर) के रूप में अंतरिक्ष और शोर के बारे में सोचते रहते हैं। वास्तव में, इस तरह के दो चर के बीच समानता का विश्लेषण करने के लिए, दोनों को दूरी के मैट्रिक्स के रूप में सोचना चाहिए । अर्थात्:

  • एक मैट्रिक्स (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष के लिए) भौगोलिक निर्देशांक के प्रत्येक जोड़े के लिए मतभेदों का वर्णन करता है। एक दूसरे के बगल में बैठे 2 कौवे का मूल्य दूर बैठे कौवे के लिए मूल्य से कम है;
  • एक अन्य मैट्रिक्स (पर्यावरण, आनुवंशिक या किसी अन्य संरचना के लिए) दिए गए बिंदुओं पर मापा परिणामों के बीच अंतर का वर्णन करता है। शोर के समान स्तर के साथ 2 कौवे के लिए मूल्य (यह कोई फर्क नहीं पड़ता कि वे शांत या शोर हैं - यह समानता का सिर्फ एक उपाय है!) शोर के प्रसार स्तर के साथ कौवे की एक जोड़ी के लिए मूल्य से कम है।

तब मेंटल टेस्ट इन दोनों मैट्रिसेस में संबंधित मानों के क्रॉस-प्रोडक्ट की गणना करता है। मैं फिर से रेखांकित करता हूं कि मेंटल स्टैटिस्टिक्स दो दूरी के मैट्रिसेस के बीच का संबंध है और वैरिएबल के बीच के संबंध के बराबर नहीं है, जो उन मैट्रिसेस को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

अब आइए तस्वीरों ए और बी
में दिखाए गए दो संरचनाओं को लें । चित्र ए में, कौवे के प्रत्येक जोड़े में दूरी उनके शोर के स्तर में समानता से मेल खाती है। शोर के स्तर में छोटे अंतर के साथ कौवे (प्रत्येक शांत कौवा बनाम एक और शांत कौवा, प्रत्येक शोर कौवा बनाम एक और शोर कौवा) करीब रहते हैं, जबकि कौवे के प्रत्येक और उनके शोर के स्तर में बड़े अंतर के साथ कौवे (एक शांत कौवा) बनाम एक शोर-शराबा) एक-दूसरे से दूर रहें। मेंटल टेस्ट सही ढंग से दर्शाता है कि दोनों मैट्रिसेस के बीच एक स्थानिक संबंध है।
चित्र B में, हालांकि, कौवे के बीच की दूरी नहीं हैउनके शोर के स्तर में समानता के अनुरूप हैं। जबकि सभी शोर कौवे एक साथ रहते हैं, शांत कौवे करीब हो सकते हैं या नहीं रह सकते हैं। वास्तव में, डिसिमिलर कौवे (कुछ शांत + एक शोर) के कुछ जोड़े में दूरी समान कौवे (जब दोनों शांत हैं) के कुछ जोड़े के लिए दूरी की तुलना में छोटा है।
चित्र B में इस बात का कोई प्रमाण नहीं है कि यदि कोई शोधकर्ता यादृच्छिक पर दो समान कौवे को पकड़ता है, तो वे पड़ोसी होंगे। इस बात का कोई सबूत नहीं है कि अगर कोई शोधकर्ता दो पड़ोसियों (या इतने दूर का) को यादृच्छिक पर उठाता है, तो वे समान होंगे। इसलिए, प्रारंभिक दावा On both plots the hypothesis validगलत है। चित्र B की संरचना दो मैट्रिसेस के बीच कोई स्थानिक सहसंबंध नहीं दिखाती है और तदनुसार मेंटल परीक्षण विफल हो जाता है।

बेशक, विभिन्न प्रकार की संरचनाएं (समान वस्तुओं के एक या अधिक समूहों के साथ या बिल्कुल भी स्पष्ट क्लस्टर सीमाओं के बिना) वास्तविकता में मौजूद हैं। और मेंटल टेस्ट पूरी तरह से लागू है और यह परीक्षण करने के लिए बहुत उपयोगी है। यदि मैं एक और अच्छे पढ़ने की सिफारिश कर सकता हूं, तो यह लेख वास्तविक डेटा का उपयोग करता है और मोरन के I, गीरी के सी, और मेंटल परीक्षण काफी सरल और समझ में आता है।

आशा है कि अब सब कुछ थोड़ा और स्पष्ट होगा; हालाँकि, मैं इस स्पष्टीकरण का विस्तार कर सकता हूं यदि आपको लगता है कि अभी भी कुछ गायब है।


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आपके उत्तर के लिए धन्यवाद, लेकिन मुझे लगता है कि आप जो परिकल्पना लिखते हैं (वास्तविक जीवन मेंटल टेस्ट परिकल्पना) वास्तविक जीवन के आंकड़ों के साथ उपयोगी नहीं है। मैं अपनी प्रतिक्रिया आपको ऊपर जोड़ता हूं, अगर आप इस पर प्रतिक्रिया देंगे तो मुझे बहुत खुशी होगी। शायद मैं गलत हूँ।
लादिस्लाव नाओ

@Ladislav Nado मैंने उत्तर को अपडेट कर दिया है। जरूरत पड़ने पर अधिक स्पष्टीकरण मांगने में संकोच न करें।
IM

बहुत धन्यवाद, जब मैंने "लेखों के माध्यम से" चबाया, तो आपने सिफारिश की कि मैं आखिरकार समझ गया।
लादिस्लाव नाओ

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@LadislavNado बढ़िया! सहायता करके हमें खुशी होगी।
आईएम
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