Studies on statistical methods applied to animal experiments

Foram realizados três experimentos objetivando propor, avaliar e comparar os diferentes métodos aplicados a inferências estatísticas em experimentos de nutrição animal. No primeiro experimento objetivou-se propor aproximações para intervalos de confiança das exigências de energia líquida e metabolizável para mantença e para as eficiências de uso da energia metabolizável para mantença e ganho em bovinos de corte. Neste experimento uma população simulada de 100.000 animais foi utilizada para demonstração das propriedades distribucionais das exigências de energia. Aproximações para os intervalos foram propostas e demonstradas utilizando-se as propriedades da distribuição normal e aproximações por anamorfose e por série de expansão de Taylor. Banco de dados formados por 158 animais foi utilizado para demonstração das aproximações propostas. Os resultados demonstraram a viabilidade de uso de tais aproximações, as quais constituem ferramentas para prática da estatística indutiva e para o cotejamento inter e intra-experimental. No segundo experimento, objetivou-se desenvolver um teste de hipóteses simples para a avaliação dos componentes do quadrado médio do erro de predição baseando-se no teste da razão de verossimilhança e na distribuição de qui-quadrado. Esta aproximação foi aplicada sobre um conjunto de dados obtidos pela simulação de características da dieta de bovinos utilizando-se dois diferentes modelos matemáticos. Concluiu-se neste experimento que o teste proposto pode auxiliar profissionais na área de modelagem para a identificação dos entraves ou limitações reais dos modelos desenvolvidos, orientando-os no desenvolvimento de modificações necessárias na estrutura matemática dos modelos de forma a ampliar a exatidão e a precisão dos valores simulados. No terceiro e último experimento, objetivou-se avaliar e comparar a eficiência das inferências Bayesiana e frequentista frente a descrição da degradação ruminal da fibra em detergente neutro utilizando um modelo do tipo gama-tempo-dependente. Um banco de dados simulado composto por quatro cenários foi utilizado: restrição regular do número de tempos de incubação, perda aleatória de tempos de incubação, perda de partes específicas das curvas de degradação, variação na precisão dos procedimentos de incubação. Os cenários foram divididos em quatro subconjuntos cada, os subconjuntos foram simulados dez vezes, permitindo uma ampla avaliação da capacidade de ajuste das diferentes abordagens frente os diferentes cenários. Dois bancos de dados reais foram utilizados para avaliar as abordagens, os dados reais foram compostos da degradação da FDN de uma gramínea tropical (Brachiaria decumbes). O modelo foi ajustado de acordo com as características de cada abordagem e comparados por dois avaliadores: desvio padrão assimptótico do erro e o viés, comparações gráficas foram realizadas quando pertinente. A abordagem bayesiana e a abordagem frequentista apresentaram estimativas confiáveis para a maioria dos dados avaliados. Entretanto, a abordagem bayesiana apresentou um grande viés das estimativas do resíduo e das estimativas da taxa de degradação de incubação, não apresentando uma coerência biológica para os parâmetros, em comparação com a abordagem frequentista. Ou seja, a abordagem bayesiana ajustada com informações a priori não informativas, apresentou-se menos flexível do que a abordagem frequentista. No entanto, ressalta-se a importância das informações a priori, especialmente para a abordagem bayesiana, a fim de definir as informações a priori apropriadas ao modelo. Estudos futuros mais aprofundados sobre a influência das informações a priori não informativas sobre a estimativa de parâmetros são necessários.Three experiments were carried out aiming to propose, evaluate and compare different method applied to statistical inferences in animal experiments. The first experiment aimed to propose approaches to the confidence intervals for the net and metabolizable energy requirements for maintenance, and for the efficiency of utilization of metabolizable energy for maintenance and weight gain in beef cattle. In this experiments, a simulated population of 100,000 animals was used to demonstrate the distributional properties of the energy requirements. Approaches to the confidence intervals were proposed and demonstrated using the properties of the normal distribution, and using approaches based on anamorphosis and Taylor’s series. Approaches a dataset of 158 animals was used to demonstrate the application of the proposed approaches. The results demonstrated the feasibility of use of such approaches, which are relevant tools for the practice of inductive statistics and for inter- and intra-experimental comparisons. The second experiment aimed to develop a single hypothesis test to evaluate the statistical significance of mean square error of prediction components based on likelihood ratio test and chi-square distribution. This proposal was applied to a dataset obtained by simulating characteristics of cattle diets using two different models. We concluded that this test might help the modeler to focus on the real significant constraints of his model and to work on doing the necessary modifications on its mathematical structure in order to improve the accuracy and precision of the simulated values. The third and last experiment aimed to evaluate and compare the efficiency of the Bayesian and frequentist approach to describe the rumen degradation of neutral detergent fiber by using a gamma-time dependent model. A simulated data was composed by four scenarios: regular restriction in the number of incubation times, random loss of incubation times, loss of specific parts of the degradation curves, variation in the precision of the incubations procedures. The scenarios was divided in four subset each, and the subsets was simulated ten time in order to allow a more huge evaluation of the ability of different approaches to adjust in front of different scenarios. Two real datasets was used to evaluate the inferences approaches, these real datas encompassed the evaluation of NDF degradation of a tropical grass (Brachiaria decumbes). The model was adjusted according theirs characteristic approach and compared by two assessors: asymptotic standard deviation of the residual and the bias, plot assessors were used when pertinent. The bayesian approach and frequentist approach presented reliable estimates of the degradation parameters for the majority of the datas tested. Therefore, in specific cases with short random records number, the bayesian approach showed greater bias of the estimates of incubation residue and estimates of degradation rate without a biological coherence of the parameters, compared to frequentist inference. In another words, the bayesian approach fitted with non-informative prior, presented less flexible than frequentist inference. Nevertheless, it is emphasized the importance of the background information before the modeling, especially for the bayesian approach, in order to define proper prior distributions. Future thorough studies about the influence of non-informative prior for the parameters are necessary.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio