The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Department of Paediatrics, Division of Infectious and Immunological Diseases, Child and Family Research Institute, University of British Columbia, 2Department of Computer Science, University of British Columbia, 3Department of Psychology, University of British Columbia
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Shih, D. C., Ho, K. C., Melnick, K. M., Rensink, R. A., Kollmann, T. R., Fortuno III, E. S. Facilitating the Analysis of Immunological Data with Visual Analytic Techniques. J. Vis. Exp. (47), e2397, doi:10.3791/2397 (2011).
Visual analytics (VA) tem emergido como uma nova forma de analisar grande volume de dados através de display visual interativo. Demonstramos a utilidade ea flexibilidade de uma abordagem VA na análise de conjuntos de dados biológicos. Exemplos destes conjuntos de dados em imunologia incluem citometria de fluxo, dados Luminex e genotipagem (por exemplo, o polimorfismo de nucleotídeo único) de dados. Contrariamente à abordagem tradicional de visualização de informação, VA restaura o poder de análise nas mãos do analista, permitindo que o analista se engajar em tempo real processo de exploração de dados. Nós selecionamos o software chamado VA Tableau após avaliar várias ferramentas VA. Dois tipos de tarefas de análise de análise dentro e entre os conjuntos de dados foram demonstrados na apresentação de vídeo utilizando uma abordagem chamada análise pareada. Análise pareada, conforme definido no VA, é uma abordagem de análise em que um especialista ferramenta VA trabalha lado a lado com um especialista de domínio durante a análise. O especialista de domínio é aquele que entende o significado dos dados, e faz as perguntas que os dados coletados possam endereço. O especialista ferramenta cria visualizações para ajudar a encontrar padrões nos dados que possam responder a estas perguntas. O curto intervalo de tempo entre a geração de hipóteses ea exibição rápida visual dos dados é a principal vantagem de uma abordagem VA.
1. Exploração baseada em Análise de Tableau
2. Apresentação baseada em Necessidades
3. RESULTADOS REPRESENTANTE

Figura 1. A screenshotTableau de depois de importar a planilha denominada NFKBIA do demo.xls arquivo do Excel. As dimensões e as prateleiras medidas foram devidamente preenchidos com os dados categóricos e numéricos, respectivamente.

Figura 2. A janela de Campo Calculado é chamado para criar um campo especial calculado para uso em Tableau. A lista na caixa inferior esquerda ajuda a identificar possíveis campos, ea lista no lado direito contém abreviação de funções que podem ser usados na fórmula. Neste exemplo, nós queríamos adicionar os valores para PFD4, PFD3 PFD2 e para obter o valor final que nos referimos como PFD> 2

Figura 3. Visualização do nível de estímulo de concentração versus concentração de citocinas observadas. A visualização mostra um gráfico dos diferentes níveis de concentração do estímulo 3M-002 contra a concentração observada da citocina TNF-α. As cores das linhas referem-se os diferentes genótipos para o polimorfismo de nucleotídeo único no gene NFKBIA dos indivíduos em nosso estudo imunológico inato.

Figura 4. Um screenshot de uma matriz de visualização de duas colunas. Geramos uma matriz de duas colunas para facilitar uma comparação lado a lado de respostas a dois estímulos, a 3M-003 e LPS. O x-eixos são os diferentes níveis de concentração dos dois estímulos, e as parcelas do eixo y os valores do campo calculado, PFD> 2.

Figura 5. Essas janelas diálogo Tableau ilustram como conectar dados registrados em planilhas diferentes. De dados conectando a partir de planilhas diferentes pode ser realizado através da combinação destes usando lógica juntar cláusulas de valores de chave.
| Ferramenta de visualização e análise | ||||||||||
| Função | Quadro | VIS-STAMP | xmdvtool | GGobi | Luz das estrelas | Gapminder | Visulab | InfoVis Toolkit | Geotime | Inspirar |
| Paralelo coordenar parcelas | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Não | Sim | Sim | Não | Não |
| Enredo matrizes dispersão | Sim | Não | Sim | Sim | Sim | Não | Sim | Não | Não | Não |
| Redução dimensional | Não | Não | Sim | Sim | Não | Não | Não | Não | Não | Não |
| Dimensões temporais | Sim | Sim | Não | Sim | Sim | Sim | Não | Sim | Sim | Não |
| Dimensões geoespaciais | Sim | Sim | Não | Não | Sim | Sim | Não | Não | Sim | Não |
| Mineração de texto | Não | Não | Não | Não | Sim | Não | Não | Não | Não | Sim |
| Manipulação direta de dados | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Não | Sim | Não |
| Filtragem | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Não | Sim | Sim |
| Extensibilidade para outras plataformas (por exemplo, R) | Sim | Não | Sim | Sim | Não | Sim | Não | Sim | Não | Não |
| Tabela formatos CSV | Sim | Sim | Sim | Sim | Não | Não | Sim | Sim | Sim | Não |
| Formatos de dados XML | Sim | Não | Não | Sim | Sim | Não | Sim | Sim | Sim | Não |
| Pode lidar com um0000 + linhas | Sim | Não | Não | Não | Sim | Não | Não | Não | Não | Sim |
| Documentação | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim | Sim |
| Produto comercial | Sim | Não | Não | Não | Sim | Não | Não | Não | Sim | Sim |
Lista Tabela 1. Análises de ferramentas visuais e algumas de suas características.
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O advento da tecnologia de alto rendimento na pesquisa biomédica moderna conduziu a uma explosão de dados de pesquisa que requer uma maneira mais eficiente de análise. Visual analytics (VA) é a ciência do raciocínio analítico facilitada pela interativo interfaces visuais (1). A abordagem VA restaura o poder analítico nas mãos do analista humano, ao contrário da abordagem tradicional para detectar padrões por computador. Visual analytics tem sido aplicada à pesquisa em vários campos, tais como a defesa de pesquisa (1) e as tendências de furacão (2). Até agora, existem apenas alguns exemplos de aplicações VA em biologia (3). Nós demonstramos neste artigo vídeo que VA é uma abordagem que pode ser adicionado ao arsenal do biólogo de ferramentas de análise. Muitos softwares VA estão disponíveis desde aquelas que estão em desenvolvimento nos laboratórios acadêmicos para aqueles que estão comercialmente disponíveis. Para o nosso trabalho na imunidade inata neonatal (4), optamos Tableau por causa de sua adequação na análise de planilhas de estilo conjuntos de dados disponíveis no laboratório. Outras ferramentas de VA, alguns dos quais mencionamos em nosso artigo de vídeo, pode ser mais apropriado para outros tipos de dados biológicos. Listamos as funções e características de algumas das ferramentas mais populares do VA na Tabela 1. Esta lista não pretende ser exaustiva, porque está além do escopo do nosso estudo, mas deve ser um bom ponto de partida para os cientistas para determinar a ferramenta adequada para a sua VA conjuntos de dados específicos.
Há dois pontos importantes sobre a VA que gostaríamos de destacar. Um, a abordagem VA é concebida como um processo de exploração, ajudando o analista rapidamente padrões de local, tais como tendências gerais e outliers nos dados. O foco principal do VA é fornecer uma poderosa técnica de visualização de grandes conjuntos de dados. Não é uma alternativa para análise estatística. Na verdade, a maioria das ferramentas VA são muito limitados em sua capacidade de realizar análise estatística, embora nós antecipamos que isso mude no futuro próximo. O segundo ponto que quero mencionar é que os dados de pré-processamento antes de importar o conjunto de dados para uma ferramenta VA é crucial para o sucesso da análise. Tenha em mente que os dados apresentados de forma legível em planilhas às vezes são diferentes de um formato legível por máquina. Dados de pré-processamento pode ser um passo demorado, muitas vezes exigindo a transformação maciça dos dados, se o formato original dos dados não é adequado para a ferramenta de VA. Recomendamos o planejamento cuidadoso de entrada de dados e codificação para permitir envios flexível e eficiente de ferramentas de análise de software a jusante, como os disponíveis em VA.
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Não há conflitos de interesse declarados.
Gostaríamos de agradecer aos membros do Vancouver Institute of Visual Analytics (VIVA) para oferecer comentários e sugestões para o projeto. Em particular, gostaríamos de agradecer a John Dill, Brian Fisher, e David Darvill. Gostaríamos também de agradecer aos membros do laboratório Kollmann pelo apoio e discussões úteis. Este trabalho foi financiado em parte pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, Instituto Nacional de Saúde Grant N01 AI50023; Grants Allergen NCE 07-07-A1A e B2B, eo Michael Smith Fundação para a Pesquisa em Saúde. TRK é suportado, em parte, por um Prémio Carreira na Ciência Biomédica da ad Burroughs Wellcome Fund por um Canadian Institutes for Health Research Grant Formação em Canadian Criança Programa de Saúde Clínico Scientist, em parceria com Doente-Kids Foundation, Criança e Família (Instituto de Pesquisa British Columbia), Saúde da Mulher e da Criança Research Institute (Alberta), e Manitoba Institute of Child Health.