롤리 플롯

Raleigh plot

Raleigh plot 또는 Rayleigh plot(원형[1] 히스토그램,[2] 위상 다이어그램 [3]및 바람 장미와[4] 밀접하게 관련되어 있으며 원형 히스토그램이라고도 함)은 평균 벡터를 원형 플롯에 매핑하는 Raleigh 검정에 대한 그래픽 표현 역할을 하는 통계 그래픽입니다.롤리 플롯은 나비의 이동 패턴이나 단백질과 유전자 발현을 연구하는 것과 같은 연대 생물학 분야와 지질학, 인지 심리학, 물리학과 같은 다른 분야에서 많은 응용 분야를 가지고 있습니다.

역사/원산지

Raleigh 플롯은 Lord Rayleigh에 의해 처음 소개되었습니다.롤리 플롯의 개념은 1880년 레일리 경이 도입한 롤리 테스트에서 발전했습니다.Rayleigh 검정은 원 주위의 데이터 점의 농도를 측정하는 [5]데 사용되는 일반적인 통계 검정으로 분포에서 단봉형 치우침을 식별합니다.Rayleigh 그림은 분포의 특성을 설명하기 위한 수단으로 이 분석에서 나타났습니다.

일반적인 해석

Raleigh 그림에서는 각 개체에 해당 각도의 단위 벡터가 할당됩니다.이러한 단위 벡터는 Raleigh 그림에서 평균 벡터로 함께 평균됩니다.평균 벡터의 길이는 r(또는 R)에 의해 결정되며, 평균 결과 길이는 0과 1 사이의 값 범위에서 농도의 측도입니다.단위 벡터의 개별 각도가 단단히 군집화되어 있으면 r 값이 1에 더 가까워지는 반면, 널리 분산되어 있으면 r은 [6]0에 더 가까워집니다.평균 벡터는 원의 중심에 위치합니다.이 원의 둘레를 따라 있는 대시는 원하는 값을 나타냅니다.예를 들어, 시계 방향으로 가는 자기 북쪽(영도)으로부터의 각도(예: 자기 북쪽 또는 동쪽에서 90도), 시간 및 일주기 시간으로 설명할 수 있는 하루 중 시간 및 위상이 포함됩니다.둘레의 점은 일반적으로 측정되는 값과 관련하여 개별 단위 벡터와 각 각도를 나타내는 데 사용됩니다.Raleigh 그림은 둘 이상의 평균 벡터를 사용할 수도 있습니다. 특히 연구의 여러 검정 그룹에 대한 평균 벡터를 표시하거나 그룹 [7]간에 평균 벡터를 비교하려는 경우에는 더욱 그렇습니다.

더 높은 값(r = 0.8)을 갖는 Raleigh 그림(값이 정확하지 않음)

예

왼쪽의 예제는 값이 더 높은 롤리 그림입니다.파란색과 노란색 점은 테스트 중인 다른 그룹의 개체를 나타내며, 점의 위치는 테스트된 각 개체가 자기 북쪽에서 어느 각도로 이동하는지 나타냅니다.0도에서 90도 사이의 각도로 이동하는 개체의 전체 집중도가 높기 때문에 평균 벡터가 훨씬 더 깁니다.그림을 왼쪽과 아래 그림과 비교합니다.

낮은 값(r = 0.25)을 갖는 Raleigh 그림(값이 정확하지 않음)

이 두 번째 예제(오른쪽)에서는 Raleigh 그림의 값이 더 낮습니다.노란색과 파란색 점들은 모두 원의 둘레를 따라 펼쳐져 있는데, 이것은 많은 사람들이 다른 각도로 여행하고 있다는 것을 나타냅니다.가장 큰 개체 군집인 180도에서 270도 사이를 이동하는 그룹은 평균 벡터가 해당 방향의 각도를 가리키도록 합니다.특히 이 그룹 내에서 방향의 변동성으로 인해 평균 벡터가 훨씬 작습니다.

시간생물학 연구에 사용

나비 이동 연구

롤리 플롯은 군주 나비 이동 패턴 뒤의 생물 시계에 대한 연대 생물학 연구에 사용되었습니다.그들은 특히 나비들이 이동할 때 태양 나침반 방향을 연구하는 것과 관련이 있습니다.

나비 이동 연구에서 롤리 플롯은 나비가 날 수 있을 때 나비의 방향을 매핑합니다. 여기서 둘레는 나침반으로 표시되며, 북쪽(N)이 맨 위 위치에 있습니다.표시된 데이터 점이 주어지면 특정 [8][9]조건에서 나비의 평균 방향을 나타내기 위해 평균 벡터가 그려집니다.

나비 이동의 신경생물학에 대한 그의 연구에서 스티븐 M. Reppert는 왕나비의 방향성 비행 행동을 관찰합니다.Reppert에서는 롤리 그림이 나비 방향 데이터를 처리하고 데이터 [10]분석 도구로 사용되는 방법을 설명합니다.

모나크 나비에서 적절한 시간 보상과 태양 나침반 방향을 위한 안테나의 충분성에 대한 Reppert와 동료들의 2012년 연구에서, 롤리 플롯은 다른 연구 조건에 따른 나비의 평균 비행 방향을 제시하는 데 사용되었습니다.원의 가장자리를 따라 0º(자기적 북쪽)에서 360º가 표시되고, 각 나비의 방향이 점으로 표시되며,[7] 기록된 평균 비행 방향을 나타내기 위해 평균 벡터가 그려집니다.2016년 군주 나비 이동의 신경생물학에 대한 연례 리뷰에서 Reppert, Guerra 및 Merlin도 나비 방향 데이터를 제시하기 위해 롤리 플롯을 사용합니다.이 그림들은 군주 [10]나비의 시간 보상 태양 나침반 연구에 사용되었습니다.모나크 나비 이동 메커니즘에 대한 Reppert와 de Roode의 2018년 리뷰는 또한 나비 방향 데이터를 나타내기 위해 롤리 플롯 또는 서클그램을 사용했습니다.각 점은 나비 개체가 5분 이상 연속적으로 비행한 방향과 평균 방향([1]북쪽에서 일부 각도)에 비례하는 크기로 벡터 점을 나타냅니다.

단백질 및 유전자 발현 연구

롤리 플롯은 단백질 또는 유전자 발현의 일주기 리듬과 그 위상이 다른 변수 또는 유도 조건에 의해 어떻게 영향을 받는지 시각화하는 데 사용될 수 있습니다.

당시 텍사스 대학교 사우스웨스턴 메디컬 센터의 포스트 닥터인 제니퍼 모호크는 2013년 논문 "메탐페타민 및 도파민 수용체 D1 뮤린 순환기 발진을 [11]조절한다"에서 PER2::LU 표현을 설명하기 위해 여러 롤리 플롯을 사용했습니다.구체적으로, 모호크는 필로폰과 D1 길항제 SCH-23390을 주사하면 간, 폐, 뇌하수체 및 침샘에서 PER2 발현 피크 시간이 어떻게 변화하는지 조사했습니다.이러한 그림에서 Raleigh 그림은 원의 맨 위에 CT 0이 있고 원의 맨 아래에 CT 12가 있는 24시간 시계로 해석할 수 있습니다.각 화살표는 각 그룹의 PER2::LUC 식의 평균 피크 위상을 나타냅니다.위상 군집화의 강도는 화살표의 길이로 표시됩니다. 즉, 더 강력한 군집화 또는 더 긴 데이터 점의 근접성으로 인해 더 긴 화살표가 생성됩니다.개별 데이터 점은 원의 외부에 표시되며 고유한 색상과 모양은 여러 조건 그룹과 유사합니다.ZT 7에는 필로폰 투약 시기를 보여주는 분홍색 상자가 있습니다.모호크와 공동 연구자들은 필로폰 주사가 서로 다른 분비선과 [11]기관 내에서 PER2::LUC 발현의 통계적으로 유의미한 위상 변화를 유도했는지를 확인하기 위해 서로 다른 그룹 간의 벡터 또는 평균 위상의 각도를 비교했습니다.

마찬가지로, 당시 Morehouse 의과대학의 박사과정 학생인 Tsedey Meckbib는 SIAH2의 녹다운이 남성과 여성 모두에서 다른 모든 유전자의 리듬적 표현에 어떻게 영향을 미치는지 설명하기 위해 Raleigh plot을 사용했습니다.간에서 RNA 서열을 통해 빈번한 시간 간격으로 전체 전사체를 프로파일링한 후, 리듬적으로 표현된 모든 유전자에 대한 피크 타이밍의 표현을 각 그룹의 롤리 플롯에 플롯했습니다.이러한 Raleigh 그림에는 평균 피크 위상을 나타내는 벡터가 포함되어 있습니다.그러나 Mecbib와 다른 공동작업자들은 데이터 점의 변동성을 나타내기 위해 벡터의 길이를 다르게 하는 대신 원을 따라 빨간색 범위로 표시되는 +/- 95% 신뢰 구간을 추가했습니다.일반적인 Raleigh 그림 외에도 CT 12와 CT [12]24 사이에서 발생하는 야간 단계를 더 잘 시각화하기 위해 원의 왼쪽 절반이 더 어둡게 음영 처리됩니다.

초고압 핵(SCN) 연구

롤리 플롯은 단백질의 일주기 리듬이나 초정맥 핵(SCN)의 유전자 발현을 구체적으로 시각화하고 다른 말초 조직에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지 시각화하는 데 사용될 수 있습니다.

롤리 플롯은 MRC 분자생물학 연구소의 영국 연구원 엘리자베스 메이우드가 혈관 활성 장내 펩타이드(VIP)가 부족한 숙주 SCN 세포 간 페이스메이킹 활동과 동기화가 야생형 SCN 이식편으로 어떻게 복원될 수 있는지 시각화하기 위해 사용했습니다.이 그림에는 호스트 SCN 셀의 위상을 나타내는 벡터가 표시되며, PER2::LUC 식으로 측정됩니다.각 그림에는 평균 벡터 길이를 나타내는 값이 있고 셀 위상이 동기화가 더 가까운 시점과 1에 가까운 값이 있습니다.메이우드와 협력자들은 롤리 그림의 평균 벡터 길이가 감소함에 따라 VIP-null 호스트 SCN 셀 동기화가 시간이 지남에 따라 악화되었음을 보여주었습니다.그리고 도입된 야생형 SCN 이식편의 파라크린 신호는 이식편이 [13]도입된 후 증가하는 평균 벡터 길이에 기초하여 SCN 세포 페이스메이커 간의 동기화를 복원하기에 충분하다고 결론 내렸습니다.

텍사스 대학교 사우스웨스턴 메디컬 센터에서 일하는 동안 마리코 이즈모는 롤리 플롯을 사용하여 SCN과 말초 조직에서 PER2:LUC 발현을 사용하여 측정된 PER2의 일주기 발현에 대한 SCN의 BMAL1 녹아웃 효과를 평가했습니다.Izumo와 다른 사람들은 BMAL1을 기절시키는 것이 말초 조직에서 PER2 발현의 비동기화와 감쇠를 초래했다는 것을 발견했습니다. Raleigh plot은 PER2 발현 리듬의 다른 평균 단계를 보여줍니다.그들은 또한 빛/어두운 주기와 섭식이 PER2 [14]발현 리듬의 동일한 평균 단계를 보여주는 롤리 그림과 함께 말초 조직의 동기화를 복원할 수 있다는 것을 보여줍니다.

마찬가지로, 텍사스 대학교 사우스웨스턴 메디컬 센터에서 일하는 동안, Yongli Shan은 BMAL1 녹아웃 AVP SCN 뉴런과 VIP SCN 뉴런이 PER2의 발현에서 리듬의 손실을 보인다는 것을 보여주기 위해 Raleigh plot을 사용했습니다. BMAL1 녹아웃 뉴런은 원형 도표 주위에 데이터 포인트와 작은 평균 벡터를 가지고 있습니다.반면에 야생형 뉴런은 더 큰 평균 벡터 r과 데이터 포인트를 더 가깝게 가지고 있습니다.추가적으로, Shan과 다른 사람들은 나머지 SCN에 대한 세포간 연결이 BMAL1 녹아웃 VIP 뉴런의 리듬성을 회복하는 데 [15]충분했지만 VIP 뉴런의 평균 벡터 r이 증가한 AVP 뉴런은 그렇지 않다는 것을 보여줍니다.

다른 비연대 생물학 분야에서 사용

롤리 그림 또는 롤리 그림의 변형은 시간생물학 이외의 분야에서 사용됩니다.Raleigh 그림은 데이터에 대한 평균 벡터를 시각화하는 반면 Raleigh 그림과 밀접한 관련이 있는 변동 그림은 히스토그램 데이터를 원형 차트의 스포크로 시각화할 수 있습니다.

지질학에서 원형 히스토그램 플롯 또는 장미 다이어그램을 사용하여 지각판 움직임을 특성화할 수 있습니다.예를 들어, 단층선 [16]움직임의 주파수와 방향을 시각화하는 데 사용할 수 있습니다.기상학과 기후 연구에서, 바람 장미는 주어진 위치에서 발생한 바람의 방향, 지속 시간 및 속도에 대한 데이터를 제공하는 데 사용됩니다.예를 들어, 중서부 지역 기후 센터가 발표한 바람 장미에서, 히스토그램 빈을 나타내는 특정 방향의 스포크 길이는 바람이 그 방향으로 불고 있는 시간의 지속 시간에 비례하며, 풍속 [4]범주를 표시하기 위해 다양한 색상으로 표시됩니다.

추가적으로, 롤리 플롯은 인지 심리학에서 사용될 수 있습니다.에콜 프라티크 데 샤우트 교수인 조엘 프로바시는 그것들을 사용하여 리듬 자극에 대한 종양 제거로 인해 소뇌에 병변이 있거나 없는 아이들의 반응을 설명했습니다.Provasi와 다른 사람들은 자극에 가까운 반응을 0도에서 상단 주위의 데이터 점으로 나타내는 Raleigh 그림과 원형 플롯 주위에 점이 퍼져 있고 0에 가까운 평균 벡터 [17]값으로 불규칙한 반응을 나타내는 Raleigh 그림을 보여줍니다.

참고 항목

레퍼런스

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