Análisis de los datos de rotación de la rueda de hámster

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Antes de publicar esta pregunta, examiné otras preguntas en esta pila, ¡y esto probablemente será un paseo por el parque para cualquiera que lo lea! Pero la descripción de esta pila incluye análisis y visualización de datos, ¡así que espero que esté en el lugar correcto!

</preapology>

Estoy usando una Raspberry Pi con un imán y un sensor de láminas para registrar lo que mi hámster hace por la noche. El Pi registra cada rotación de la siguiente manera:

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
...

Es cuando se trata de hacer algo con los datos con los que me gustaría recibir ayuda. Aquí hay un ejemplo de un análisis diario que produce el Pi:

¡Hola papi!

Anoche, me subí al volante a las 00:20 y me fui a la cama a las 04:51 (¡con descansos, por supuesto!). Mi descanso más largo del volante fue durante 26 minutos desde las 03:05 hasta las 03:31.

¡Durante las 4 horas y 31 minutos, di la vuelta al volante 11,903 veces! Como la rueda tiene 18 cm de diámetro, esto significa que recorrí 18π⋅11903 / 100 ≈ 6.731 metros. ¡Eso es 4.18 millas!

Galleta de amor x

También he producido un gráfico simple de los datos, que se ve de la siguiente manera:

Gráfico de rotaciones de rueda de hámster vs tiempo

También he pensado en hacer un desglose por hora para ver en qué momentos está más activo.

Dado mi conocimiento estadístico inexistente, eso es todo lo que puedo pensar. ¿Hay algo más que pueda estar haciendo? (En términos de análisis y visualización). Si requiere capturar datos adicionales, está bien.

Editado para mostrar el inicio del seguimiento de actigrafía

Inicio del seguimiento de actigrafía.

Matt Duffin
fuente
1
¡Esto puede estar fuera de tema pero parece un proyecto divertido! A partir del número de rotación de la rueda, puede aproximar cuántas calorías quemó el animal. Luego puede acoplar estos datos con un recipiente de alimentación con un sensor de peso para calcular las calorías ingeridas. Si la ingesta de calorías> calorías gastadas, Biscuit probablemente esté engordando.
Zhubarb
@Andy - gracias. Supongo que fui un poco exuberante con los emoticonos.
Matt Duffin
@Zhubarb: es una excelente idea. ¡Aunque no creo que quiera ponerlo en una cámara metabólica para obtener una base de calorías por rotación! Haré una búsqueda en línea para ver si hay referencias para eso.
Matt Duffin
+1 ¡Proyecto divertido! La velocidad parece notablemente constante, pero, sin embargo, tal vez podría ser bueno calcular la velocidad máxima durante la noche (al encontrar el tiempo de rotación más bajo, o tal vez el tiempo más bajo para 10 rotaciones consecutivas) e informar también. Junto con la velocidad promedio tal vez.
ameba
Me encanta, aunque la primera derivada ('rpm') parece mucho más interesante que la distancia recorrida como un número acumulativo.
tedder42

Respuestas:

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En un laboratorio, esto se hace muy a menudo para estudiar ritmos circadianos (es decir, ~ 24 horas de duración).

Si puede registrar la actividad durante largos períodos (digamos unos días), puede hacer un análisis de periodicidad.

La representación habitual de este tipo de datos es el actograma, que también le permite ver si existen diferencias diarias.
En este ejemplo, después del día 8, el mouse se colocó en una oscuridad constante y, como puede ver, aunque el ritmo siempre está allí, se acorta revelando lo que generalmente se llama el "ritmo libre".
Tenga en cuenta que esta imagen es particularmente limpia. ¡A veces tienes actividad durante el día!

Actogram

De: Medición de respuestas de luz circadianas y agudas en ratones mediante la actividad de la rueda - LeGates y Altimus, JOVE 2011

Este documento ofrece una buena introducción sobre cómo analizar los datos de la rueda:

Una guía para analizar el comportamiento de la rueda circadiana en roedores bajo diferentes condiciones de iluminación - Jud et al. Biol Proced en línea. 2005

También puede hacer un análisis de frecuencia, por ejemplo, utilizando periodogramas de chi-cuadrado.
Ver: El chi cuadrado periodograma: su utilidad para el análisis de los ritmos circadianos. - Sokolove y Bushell, J Theor Biol. 1978 (lo siento, detrás de un muro de pago, pero vea también los árbitros aquí )

Una cosa que puede hacer es ver si estos ritmos cambian durante la semana. Por ejemplo, supongo que te despiertas más tarde (y haces menos ruido) durante los fines de semana.
¿Afecta eso al final de la actividad de la rueda?
¿Cambian los ritmos entre verano e invierno?

Además, si conecta una cámara al sistema, puede hacer un seguimiento de movimiento. Aquí hay un ejemplo de "seguimiento de hámster" usando Python y OpenCV .

nico
fuente
Hola @nico. Me llevará un tiempo revisar todos los enlaces que publicaste, ¡pero quería agradecerte por una excelente respuesta! Comencé la actigrafía y edité mi publicación original para mostrar un gráfico de un par de días. (El miércoles es más corto que los otros porque era el primer día y no comencé a grabar hasta aproximadamente las 00:20; cuando tenga muchos puntos de datos, lo eliminaré). A medida que los días se acortan, será interesante ver si las líneas comienzan a desplazarse hacia la izquierda.
Matt Duffin
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¿Qué preguntas haría sobre los datos?

  • ¿Cuánto tiempo pasó el hámster en el volante anoche?
  • ¿Fue más largo o más corto que la noche anterior?
  • ¿Hay algún día por semana que el hámster corra más tiempo en el volante? Por ejemplo, ¿tiene un hámster un día de la semana o un día de fin de semana% ^)?
  • ¿Cuánto tiempo permanece el hámster en la rueda en un tramo continuo, en promedio?
  • ¿Diferentes tipos de alimentos afectan el tiempo que el hámster pasa en la rueda?
  • ¿Mis actividades cambian el comportamiento de la rueda del hámster?

Todo esto sugeriría diferentes tipos de parcelas. Tiempo agregado en la rueda por día, gráfico en días.

Consulte http://journal.r-project.org/archive/2013-1/hofmann-unwin-cook.pdf para ver cómo trazar datos de diferentes maneras para explorar diferentes cosas, responder diferentes preguntas. Una trama casi nunca es suficiente.

Dianne Cook
fuente
+1 Realmente aprecio esto, tu primera respuesta aquí, por su enfoque en las preguntas más que en la tecnología. ¡Gracias por estar con nosotros!
whuber