Bayesian longitudinal data analysis with mixed models and thick-tailed distributions using MCMC

Linear mixed effects models are frequently used to analyse longitudinal data, due to their flexibility in modelling the covariance structure between and within observations. Further, it is easy to deal with unbalanced data, either with respect to the number of observations per subject or per time period, and with varying time intervals between observations. In most applications of mixed models to biological sciences, a normal distribution is assumed both for the random effects and for the residuals. This, however, makes inferences vulnerable to the presence of outliers. Here, linear mixed models employing thick-tailed distributions for robust inferences in longitudinal data analysis are described. Specific distributions discussed include the Student-t, the slash and the contaminated normal. A Bayesian framework is adopted, and the Gibbs sampler and the Metropolis-Hastings algorithms are used to carry out the posterior analyses. An example with data on orthodontic distance growth in children is discussed to illustrate the methodology. Analyses based on either the Student-t distribution or on the usual Gaussian assumption are contrasted. The thick-tailed distributions provide an appealing robust alternative to the Gaussian process for modelling distributions of the random effects and of residuals in linear mixed models, and the MCMC implementation allows the computations to be performed in a flexible manner.

Robust linear mixed models with normal/independent distributions and Bayesian MCMC implementation

Linear mixed effects models have been widely used in analysis of data where responses are clustered around some random effects, so it is not reasonable to assume independence between observations in the same cluster. In most biological applications, it is assumed that the distributions of the random effects and of the residuals are Gaussian. This makes inferences vulnerable to the presence of outliers. Here, linear mixed effects models with normal/independent residual distributions for robust inferences are described. Specific distributions examined include univariate and multivariate versions of the Student-t, the slash and the contaminated normal. A Bayesian framework is adopted and Markov chain Monte Carlo is used to carry out the posterior analysis. The procedures are illustrated using birth weight data on rats in a texicological experiment. Results from the Gaussian and robust models are contrasted, and it is shown how the implementation can be used for outlier detection. The thick-tailed distributions provide an appealing robust alternative to the Gaussian process in linear mixed models, and they are easily implemented using data augmentation and MCMC techniques.

A class of mixed integrable models

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Community-wide spatial and temporal discordances of seed-seedling shadows in a tropical rainforest

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Procedimento MIXED do SAS® para análise de modelos mistos

O modelo misto consiste numa importante classe de modelos que tem sido tradicionalmente analisada por meio de procedimentos da análise de variância. Nos modelos mistos, três aspectos são fundamentais: estimação e testes de hipóteses dos efeitos fixos, predição dos efeitos aleatórios e estimação dos componentes de variância. Na análise de modelos lineares mistos desbalanceados, a estimação dos componentes de variância é de fundamental importância e depende da estrutura de covariâncias e dos métodos de estimação utilizados. Nesse contexto, este artigo pretende apresentar os principais métodos de estimação e de análise utilizados no estudo de modelos lineares mistos com estruturas gerais de covariâncias nos efeitos aleatórios, disponíveis no procedimento MIXED, do SAS (Statistical Analysis System).

Relax and fix heuristics to solve one-stage one-machine lot-scheduling models for small-scale soft drink plants

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Delineamento ótimos para modelos não-lineares: efeitos fixos e efeitos aleatórios

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comparação de ajustes do modelo de Gompertz a dados de crescimento

Pós-graduação em Biometria - IBB

Ajustes de modelos não lineares de efeitos fixos, com ponderação e misto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The HUman MicroNucleus project on eXfoLiated buccal cells (HUMNXL): The role of life-style, host factors, occupational exposures, health status, and assay protocol

The human buccal micronucleus cytome assay (BMCyt) is one of the most widely used techniques to measure genetic damage in human population studies. Reducing protocol variability, assessing the role of confounders, and estimating a range of reference values are research priorities that will be addressed by the HUMNXL, collaborative study. The HUMNXL, project evaluates the impact of host factors, occupation, life-style, disease status, and protocol features on the occurrence of MN in exfoliated buccal cells. In addition, the study will provide a range of reference values for all cytome endpoints. A database of 5424 subjects with buccal MN values obtained from 30 laboratories worldwide was compiled and analyzed to investigate the influence of several conditions affecting MN frequency. Random effects models were mostly used to investigate MN predictors. The estimated spontaneous MN frequency was 0.74 parts per thousand (95% CI 0.52-1.05). Only staining among technical features influenced MN frequency, with an abnormal increase for non-DNA-specific stains. No effect of gender was evident, while the trend for age was highly significant (p < 0.001). Most occupational exposures and a diagnosis of cancer significantly increased MN and other endpoints frequencies. MN frequency increased in heavy smoking (>= 40 cig/day. FR = 1.37:95% CI 1.03-.82) and decreased with daily fruit consumption (FR = 0.68; 95% CI 0.50-0.91). The results of the HUMNXL, project identified priorities for validation studies, increased the basic knowledge of the assay, and contributed to the creation of a laboratory network which in perspective may allow the evaluation of disease risk associated with MN frequency. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Componentes de (co)variância e parâmetros genéticos de características de crescimento da raça Simental no Brasil

Informações de genealogia e produção, cedidas pela Associação Brasileira de Criadores da Raça Simental (ABCRS), relativas aos pesos desde o nascimento até um ano de idade, foram utilizadas para estimar, sob modelos alternativos, os componentes de variância e os parâmetros genéticos em animais da raça Simental no Brasil. A matriz de parentesco incluiu 25.812 animais dos quais 7587 com dados de produção. O modelo 1 contém, além do erro, o efeito genético direto. Os modelos seguintes contêm os componentes do modelo 1, mais o efeito permanente de ambiente materno (modelo 2), ou o componente genético materno (modelo 3), ambos os componentes (modelo 5), os componentes do modelo 3 mais a covariância entre os efeitos genéticos direto e materno (modelo 4) e todos os componentes citados (modelo 6). Os modelos foram comparados pelo teste de razão de verossimilhança pelo chi² (P<0,01). Os componentes de variância e os valores de herdabilidades, estimados para os efeitos direto e materno, foram decrescentes, desde o modelo 1 até o modelo 6, na razão direta em que o modelo incorpora mais efeitos aleatórios. Para a fase de aleitamento foi encontrada variância genética nula, entretanto, alto valor para a variância de ambiente permanente. Os efeitos maternos, genético e de ambiente permanente são importantes para a raça Simental no Brasil e devem ser considerados em programas de seleção. Entretanto, os valores mais elevados de herdabilidade materna, encontrados com modelos sem efeito de ambiente permanente, sugerem que o método utilizado não discrimina apropriadamente esses efeitos, oriundos de mesma fonte de variação.

Narrativas orais de crianças com desenvolvimento típico de linguagem

TEMA: desenvolvimento da narrativa oral. OBJETIVO: verificar o tempo de narrativa e de pausa, o número de palavras e de intervenções do interlocutor em narrativas orais de crianças com desenvolvimento típico. MÉTODO: participaram do estudo 31 crianças divididas em quatro grupos etários: GI (3:1 a 4:0 anos), GII (4:1 a 5:0 anos), GIII (5:1 a 6:0 anos) e GIV (6:1 a 7:0 anos). Amostras de narrativa espontânea e narrativa com livro sem palavras foram coletadas em vídeo, transcritas e analisadas estatisticamente por meio de teste exato de Fisher (não-paramétrico) e modelo de regressão linear com efeitos mistos. RESULTADOS: os valores de tempo de pausa, tempo de narrativa, e o número de palavras no contexto de livro foram significativamente maiores em relação à narrativa espontânea (p-valor < 0,01). Quanto ao número de intervenções, houve correlação (p-valor = 0,03) entre idade e intervenção no contexto de livro com diminuição da intervenção na media que aumentou a idade. CONCLUSÃO: as crianças apresentaram uma narrativa mais extensa no contexto de relato com livro sem palavras em relação ao contexto de narrativa espontânea, porém, sem diferenças significativas entre as idades. O estudo permitiu ainda concluir que a participação do interlocutor faz-se menos necessária conforme aumenta a idade do narrador.

Capacidade materna de cuidar e desnutrição infantil

OBJETIVOS: Identificar e medir a magnitude do risco de desnutrição associada a fatores determinantes da capacidade materna de cuidado infantil: estrutura familiar, escolaridade, trabalho, saúde física e saúde mental maternas. MÉTODOS: Delineou-se um estudo de casos e controles. Foram selecionados 101 casos (crianças com peso/idade abaixo do percentil 5) e 200 controles (crianças com peso/idade acima do percentil 25) mediante inquéritos antropométricos realizados durante três Dias Nacionais de Vacinação, em 1996 e 1997. Os dados foram obtidos em entrevistas realizadas nos domicílios com as mães das crianças. Para detectar o efeito-líquido de cada fator em estudo, realizou-se análise de regressão logística multivariada e hierarquizada. Tais fatores e as possíveis variáveis de controle foram agrupados em blocos, ordenados segundo a precedência com que influiriam sobre o estado nutricional infantil. Adotaram-se p<0,20 para seleção das variáveis de controle (mediante análise univariada) e p<0,05 para identificação de associação estatisticamente significativa entre fatores de estudo e desnutrição infantil. RESULTADOS: Foram identificados como fatores de risco de desnutrição: (a) estrutura familiar adversa indicada pela ausência de companheiro (odds ratio [OR] = 2,2; IC95%, 1,1-4,5); (b) internação materna durante a gravidez (OR=3,5; IC95%, 1,6-7,7); (c) precária saúde mental materna expressa pela presença de três a quatro sintomas de depressão (OR=3,1; IC95%, 0,9-10,3); (d) fatores de estresse familiar, no caso, indícios de alcoolismo em pelo menos um membro da família (OR=2,1; IC95%, 1,2-3,9). A idade da criança no início/retorno da mãe ao trabalho também se associou de modo independente à presença de desnutrição, porém os efeitos variaram: retorno precoce (criança com menos de quatro meses) não significou risco ou proteção; volta da mãe ao trabalho quando a criança tinha entre quatro meses e 12 meses constituiu fator de proteção. CONCLUSÕES: Evidenciou-se que fatores potencialmente definidores da capacidade materna de cuidado exercem efeito independente sobre o estado nutricional infantil.

Environmental factors influencing foraging activity in the social wasp Polybia paulista (Hymenoptera: Vespidae: Epiponini)

Foraging behavior in social wasps is important in the development of the colony and reflects an important ecological interaction between the colony and the environment. Although the social traits of the colony play a role in the foraging activities, the conditions that establish the space and time limits are mainly physical. Here, we evaluate colonies of Polybia paulista throughout one year in order to verify the foraging activities and the items collected, as well as the importance of temperature, relative humidity, and solar radiation on motivating foraging. Collection of liquids was always higher than that of solids; preys were collected all year long, and nests showed two annual episodic expansions. The linear mixed effects (LME) model used to analyze which weather factors influence the foraging showed temperature as the most influencing factor on the collection of materials. © 2011 Naila Cristina de Souza Canevazzi and Fernando Barbosa Noll.

Strategies to model scheduling decisions to plan the soft drink production process

In this paper we present a mixed integer model that integrates lot sizing and lot scheduling decisions for the production planning of a soft drink company. The main contribution of the paper is to present a model that differ from others in the literature for the constraints related to the scheduling decisions. The proposed strategy is compared to other strategies presented in the literature.