Name: using cholesky decomposition to explore individual differences in longitudinal relations between reading skills
Uploaded: 2019-09-17T13:00:00
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Questa ricerca è stata sostenuta in parte da una sovvenzione dell'Istituto Nazionale per la Salute infantile e lo Sviluppo Umano (P50 HD052120). Le opinioni qui espresse sono quelle degli autori e non sono state né riviste né approvate dalle agenzie di concessione.

I passaggi riportati di seguito descrivono il processo di stima delle differenze individuali alla base delle associazioni longitudinali tra le competenze di lettura delle scuole elementari e medie in (A) genetiche, (C) fattori ambientali condivisi e (E) fattori ambientali non condivisi utilizzando un programma di modellazione statistica, elaboratore di testi e software con un'interfaccia utente grafica (GUI). Questo studio è stato approvato dall'Institutional Review Board presso la Florida State University.
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	<li>Muter, V., Hulme, C., Snowling, M. J., Stevenson, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phonemes,+rimes,+vocabulary+and+grammatical+skills+as+foundations+of+early+reading+development:+Evidence+from+a+longitudinal+study.">Phonemes, rimes, vocabulary and grammatical skills as foundations of early reading development: Evidence from a longitudinal study.</a> Developmental Psychology. 40 (5), 665-681 (2004).</li><li>Schatschneider, C., Fletscher, J. M., Francis, D. J., Carlson, C. D., Foorman, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kindergarten+prediction+of+reading+skills:+A+longitudinal+comparative+analysis.">Kindergarten prediction of reading skills: A longitudinal comparative analysis.</a> Journal of Educational Psychology. 96 (2), 265-282 (2004).</li><li>Byrne, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinal+twin+study+of+early+literacy+development:+Preschool+and+kindergarten+phases.">Longitudinal twin study of early literacy development: Preschool and kindergarten phases.</a> Scientific Studies of Reading. 9 (3), 219-235 (2005).</li><li>Christopher, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+environmental+etiologies+of+the+longitudinal+relations+between+prereading+skills+and.">Genetic and environmental etiologies of the longitudinal relations between prereading skills and.</a> Child Development. 86 (2), 342-361 (2015).</li><li>Neale, M. C., Cardon, L. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methodology for Genetic Studies of Twins and Families. , (1992).</li><li>Byrne, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+environmental+influences+on+early+literacy.">Genetic and environmental influences on early literacy.</a> Journal of Research in Reading. 29 (1), 33-49 (2006).</li><li>Byrne, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetic+and+environmental+influences+on+aspects+of+literacy+and+language+in+early+childhood:+Continuity+and+change+from+preschool+to+grade+2.">Genetic and environmental influences on aspects of literacy and language in early childhood: Continuity and change from preschool to grade 2.</a> Journal of Neurolinguistics. 22 (3), 219-236 (2009).</li><li>Erbeli, F., Hart, S. A., Taylor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Longitudinal+associations+among+reading+related+skills+and+reading+comprehension:+A+twin+study.">Longitudinal associations among reading related skills and reading comprehension: A twin study.</a> Child Development. 89 (6), e480-e493 (2018).</li><li>Muth&#233;n, L. K., Muth&#233;n, B. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mplus. The comprehensive modeling program for applied researchers: User&#8217;s guide. , (2012).</li><li>Hart, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+how+nature+and+nurture+affect+the+development+of+reading:+An+analysis+of+the+Florida+Twin+Project+on+Reading.">Exploring how nature and nurture affect the development of reading: An analysis of the Florida Twin Project on Reading.</a> Developmental Psychology. 49 (10), 1971-1981 (2013).</li><li>Taylor, J., Roehrig, A. D., Hensler, B. S., Connor, C. M., Schatschneider, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Teacher+quality+moderates+the+genetic+effects+on+early+reading.">Teacher quality moderates the genetic effects on early reading.</a> Science. 328 (5977), 512-514 (2010).</li></ol>

L'obiettivo di questo studio era dimostrare come il metodo ben consolidato all'interno della genetica comportamentale, il metodo di decomposizione multivariato Cholesky, possa essere efficacemente utilizzato per comprendere le relazioni tra le variabili nel contesto temporale. In particolare, questo metodo consente di stimare la misura in cui le influenze genetiche e ambientali uniche sorgono durante particolari punti temporali (ad esempio, il grado scolastico), oltre a dimostrare la sovrapposizione delle influenze genet...

Diventare un lettore esperto con la capacità di leggere e comprendere fluentemente il testo è importante per i risultati scolastici dei bambini. Per evitare lo sviluppo di problemi di lettura, è fondamentale capire fino a che punto diverse abilità di lettura predicono la comprensione della lettura. La ricerca esistente ha dimostrato che le abilità di lettura pre-lettura e a livello di parola nella scuola elementare predicono longitudinalmente la comprensione della lettura nella scuola media1,2. Le differenze individuali in queste previsioni indicano principalmente fattori genetici sottostanti (e in una certa misura ambientali) dall'asilo fino al grado quattro3,4. Tuttavia, è necessario esaminare se questi stessi fattori genetici e ambientali continuano a influenzare queste previsioni fino ai gradi della scuola media.
Un metodo per comprendere meglio le differenze individuali alla base delle associazioni tra le capacità di lettura delle scuole elementari e medie sta usando la metodologia genetica comportamentale, in particolare il metodo di decomposizione Cholesky. Il metodo di decomposizione Cholesky è considerato una delle analisi gold standard nella genetica comportamentale. Questo metodo è facile da programmare e risolvere e consente la decomposizione della varianza e della covarianza in (A) genetiche, (C) influenze ambientali condivise e (E) non condivise, di solito in un campione di gemelli. Un esempio di decomposizione di Cholesky univariate (una variabile) è indicato nella Figura 1. Il fattore latente si riferisce agli effetti genetici, che sono influenze genetiche ereditate dai genitori. Il fattore latente C si riferisce agli effetti ambientali condivisi, che sono aspetti dell'ambiente che servono a rendere i gemelli più simili, come gli ambienti domestici e scolastici. Infine, il fattore latente E si riferisce a effetti ambientali non condivisi, che sono influenze ambientali uniche per ogni gemello e contribuiscono alle differenze tra i gemelli, come l'esperienza di ciascuno. Il fattore E acquisisce anche l'errore di misurazione.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60061/60061fig1v2.jpg"> Figura 1: Decomposizione in (A) genetica, (C) ha condiviso le influenze ambientali e (E) le influenze ambientali non condivise. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60061/60061fig1large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
I fattori A, C ed E nella figura 1 stimano la misura in cui i geni e gli ambienti influenzano una variabile (lettura). Tuttavia, per studiare le differenze individuali alla base delle associazioni longitudinali tra più di un'abilità di lettura dalla scuola elementare a quella media, è necessaria un'analisi longitudinale. Per rispondere a domande di ricerca longitudinalmente motivate, un metodo di decomposizione Cholesky multivariato viene utilizzato qui5. Concettualmente, il metodo multivariato di decomposizione Cholesky è simile alla regressione multipla gerarchica, in modo tale che il contributo indipendente di fattori genetici e ambientali sia valutato dopo l'presa dei contributi di fattori precedenti conto.
Ad esempio, in una decomposizione Cholesky multivariata con dati longitudinali in quattro punti temporali (vedere Figura 2), il primo insieme di fattori [genetic (A1),ambiente condiviso (C1)e ambiente non condiviso (E1)] contribuisce alla varianza di tutte le variabili, rappresentate come percorsi un11, un21, un31, un41, c11, c21, ..., e11, ecc., da A1, C1, E1 fattori per ogni variabile . Il secondo set di fattori (A2, C2, E2) contribuisce alla varianza della seconda e delle variabili successive dopo il controllo per il primo punto temporale. Il secondo insieme di fattori è rappresentato come percorsi a22, un32, un42, c22, c32, ..., e22, ecc. Quindi, le influenze del terzo insieme di fattori (A3, C3, E3) sono stimate per la terza e la quarta variabile dopo aver controllato per i due punti temporali precedenti. Sono rappresentati come percorsi33, a43, c33, c43, e33, e43. Infine, le influenze della quarta serie di fattori (A4, C4, E4) vengono misurate per il punto di tempo finale dopo aver controllato per tutti i punti temporali precedenti. Sono rappresentati come percorsi44, c44, e44.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60061/60061fig2.jpg"> Figura 2: Modello di decomposizione Multivariato Cholesky per quattro punti temporali. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60061/60061fig2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
In questa applicazione longitudinale del metodo di decomposizione multivariata Cholesky, le influenze genetiche e ambientali in ogni momento sono stimate dopo che gli effetti dei punti temporali precedenti sono stati controllati per. In quanto tale, questo metodo consente di determinare fino a che punto le influenze genetiche e ambientali uniche vengano online in ogni particolare momento, indipendentemente dalle influenze dei punti precedenti (questi effetti sono stimati per percorsi a11, un 22, a33,44, c11, c22, ..., e11, e22, ecc.). Inoltre, il metodo consente anche di esaminare il grado in cui le stesse (sovrapposizioni) influenze genetiche e ambientali sono condivise tra i punti temporali. In altre parole, si può determinare in che misura le influenze genetiche e ambientali riporto da un momento all'altro (cioè, questi effetti sono stimati da percorsi un21, un31, un41, un32, un42, un 43, c21, c31, ..., e21, ecc.). Va notato che i percorsi di11, c11e e11 rappresentano tutte le possibili influenze genetiche e ambientali fino al primo punto di tempo incluso, che può essere univoco o sovrapposto ai punti temporali precedenti. Tuttavia, i punti temporali prima del primo momento non sono stimati; pertanto, non è possibile determinare con precisione se rappresentano influenze uniche o sovrapposte. Ai fini della semplificazione, sono inclusi come influenze uniche nella relazione corrente.
L'ordine delle variabili misurate inserite in una decomposizione di Cholesky è arbitrario. Tuttavia, l'ordine è di solito guidato da una prospettiva teorica. Questo è anche il caso dello studio attuale, in cui l'ordine si basava sullo sviluppo delle capacità di lettura, in modo tale che le capacità di lettura nella scuola elementare sono predittive della comprensione della lettura nelle scuole medie.
Ci sono diversi rapporti nella letteratura che studiano i fattori genetici e ambientali alla base delle associazioni longitudinali delle capacità di lettura che utilizzano il metodo di decomposizione Cholesky. Questi studi precedenti si sono concentrati principalmente sullo studio delle relazioni tra le capacità di lettura tra gli scolari delle scuole elementari6,7. C'è solo uno studio pubblicato che esamina le differenze individuali associate alla lettura da gradi elementari ai gradi della scuola media utilizzando il metodo di decomposizione multivariato Cholesky8. Questo protocollo descrive in dettaglio il metodo di decomposizione multivariata Cholesky da quella relazione specifica per esplorare le differenze individuali nelle relazioni longitudinali tra la conoscenza delle lettere dell'asilo, la consapevolezza fonologica dell'asilo, il livello di parola di prima elementare capacità di lettura, e la comprensione di lettura di seconda media.
I risultati dello studio si concentrano sull'utilizzo del metodo di decomposizione multivariata Cholesky per distinguere tra due tipi di influenze genetiche e ambientali. In primo luogo, viene mostrato come stimare le influenze genetiche e ambientali che portano (si sovrappongono) dalla lettura delle scuole elementari a quella media (ad esempio, stimando i percorsidi 43, c43ed e43, che sono influenze genetiche e ambientali capacità di lettura a livello di parola dal primo grado che influenzano la comprensione della lettura in seconda media). In secondo luogo, è dimostrato come stimare le influenze genetiche e ambientali uniche che vengono online ad ogni grado (ad esempio, stimando i percorsi33, c33ed e33, che sono influenze genetiche e ambientali uniche capacità di lettura a livello di parola che sorgono in prima elementare).

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Microsoft Office Excel</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Office Powerpoint</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Office Visio</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microsoft Office Word</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mplus Statistical Program</td>
			<td>Mplus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using cholesky decomposition to explore individual differences in longitudinal relations between reading skills

Il metodo di decomposizione Cholesky è lo standard d'oro utilizzato nel campo della genetica comportamentale. Il metodo è popolare perché è facile da programmare e risolvere. Utilizzando questo metodo, i ricercatori possono esplorare le differenze individuali nelle relazioni longitudinali di variabili diverse in più punti temporali. Il metodo consente agli sperimentatori di decomporre la varianza in (1) effetti genetici, condivisi e non condivisi unici che si verificano in momenti specifici, nonché (2) sovrapposizioni di effetti ambientali genetici, condivisi e non condivisi che riportano da un punto temporale ad un altro. Tuttavia, il metodo non identifica i meccanismi o le origini alla base di questi effetti. L'attuale relazione si concentra sull'applicazione del metodo di decomposizione Cholesky nel campo della psicologia educativa. In particolare, discute le differenze individuali nelle relazioni longitudinali tra la conoscenza delle lettere dell'asilo, la consapevolezza fonologica dell'asilo, le capacità di lettura a livello di parola di prima elementare e la comprensione della lettura di settimo grado.

Le stime standardizzate per le influenze genetiche, ambientali condivise e non condivise del modello di decomposizione multivariato Cholesky sono illustrate nella Figura 7. In generale, i risultati hanno rivelato che le differenze individuali nelle capacità di lettura a livello di parola pre-lettura e di primo grado rappresentavano gran parte della varianza genetica (40%) così come l'ambiente condiviso (39%) influenze sulla comprensione della lettura di settimo grado. I...

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Using Cholesky Decomposition to Explore Individual Differences in Longitudinal Relations between Reading Skills

Questo documento dimostra l'uso del metodo gold standard nella genetica comportamentale, il metodo di decomposizione Cholesky, per stimare influenze genetiche e ambientali uniche e sovrapposte su diverse variabili per rispondere a ricerche longitudinalmente motivate Domande.

Utilizzo della decomposizione di Cholesky per esplorare le differenze individuali nelle relazioni longitudinali tra le abilità di lettura

The Cholesky decomposition method is the gold standard used in the field of behavioral genetics. The method is popular because it is easy to program and ...

Questo metodo può aiutare a rispondere alle domande chiave del campo Genetica Comportamentale sulle differenze individuali nelle relazioni longitudinali di variabili diverse in più punti di tempo. Questa tecnica consente agli investigatori di stimare le differenze individuali che sorgono in specifici punti di tempo, così come quelle che si traspongono da un punto di tempo all'altro. Le implicazioni di questa tecnica si estendono alle scienze della psicologia e dell'educazione più in generale.Come tale questa tecnica può rispondere a domande di ricerca nella scienza della lettura. Inizia aprendo il programma di modellazione statistica. Individuare il file di dati pertinente da leggere nel programma di modellazione statistica.Quindi fai clic sull'icona di esecuzione per ottenere stime per le influenze ambientali genetiche condivise e non condivise dal metodo di decomposizione cholesky multivariato. Dopo che il programma ha generato stime per influenze ambientali e ambientali non condivise genetiche, individuare le stime nel file di output. Aprire quindi l'elaboratore di testi e copiare le stime generate in una tabella.Quindi aprire il software con una GUI e alle stime dalla tabella creata nelle celle da F3 a F16, da G4 a G16, da H5 a H16 e da I6 a I16. Calcola la varianza delle influenze ambientali e ambientali non condivise genetiche quadrando le stime nelle cellule da F3 a F16, da G4 a G16, da H5 a H16 e I6 thorough I16. Digitare i valori quadrati nelle celle da J3 a J16, da K4 a K16, da L5 a L16 e da M6 a M16.Quindi calcolare la varianza percentuale moltiplicando i valori nelle celle da J3 a J16, da K4 a K16, da L5 a L16 e da M6 a M16 per 100. Digitare i valori percentuali nelle celle da N3 a N16, da O4 a O16, da P5 a P16 e da Q6 a Q16. Successivamente, per calcolare la misura in cui le influenze genetiche si sovrappongono dalle scuole elementari a medie, dal tipo 0 in R3, dal tipo N4"in R4, dal tipo N5+O5" in R5 e dal tipo N6+O6+P6" in R6. Quindi, per calcolare in che misura fattori genetici unici vengono online in ogni particolare momento, copiare le percentuali dalle cellule N3, O4, P5 e Q6 rispettivamente nelle cellule S3, S4, S5 e S6.In seguito, copiare le percentuali dalle celle N8, O9, P10 e Q11 rispettivamente nelle celle U3, U4, U5 e U6, per ottenere la misura in cui fattori ambientali condivisi univoci vengono online ad ogni grado. Infine, copiare le percentuali dalle celle N13, O14, P15 e Q16 rispettivamente nelle celle W3, W4, W5 e W6 per ottenere la misura in cui fattori ambientali non condivisi univoci vengono online ad ogni grado. Assicurarsi che i valori nelle celle da R3 a W3, da R4 a W4, da R5 a W5 e da R6 a W6 vengano sommati fino a 100.Infine, traccia le sovrapposizioni genetiche e le influenze genetiche uniche facendo clic e trascinando il mouse sulle cellule da R2 a R6 e S2 fino a S6 per evidenziare i dati. Fare clic sul menu inserisci, quindi fare clic su grafici e colonna in pila. I risultati hanno indicato che c'era una grande quota di influenze genetiche uniche sulla fluidità dei nomi delle lettere nell'asilo, sulla fluidità della segmentazione del fonema nell'asilo e sulla comprensione della lettura in 7a elementare.Al contrario, le capacità di lettura a livello di parola erano in misura minore associate a influenze genetiche uniche che sorgono in 1 ° grado. Per le influenze ambientali condivise, i risultati implicavano che la sovrapposizione dell'ambiente condiviso influenzava la fluidità della denominazione delle lettere e la fluidità della segmentazione del fonema nell'asilo. Allo stesso modo, gli effetti ambientali condivisi sovrapposti si sono riflessi nelle capacità di lettura a livello di parola in 1 ° grado e nella comprensione della lettura in 7 ° grado che sono state condivise anche con le capacità di lettura dell'asilo.Per le influenze ambientali non condivise, i risultati hanno suggerito pochissima sovrapposizione tra i fattori. La maggior parte delle influenze ambientali non condivise indicava influenze uniche ad ogni singolo grado. Infine, in generale, è stato dimostrato che le capacità di lettura sembravano essere influenzate da fattori sia genetici che ambientali in questo periodo di sviluppo.Quando si tenta questa procedura, è importante ricordare che lo script del programma di modellazione statistica potrebbe richiedere la regolazione dei valori di avvio in base ai dati immessi. Questa procedura può essere modificata per rispondere a domande aggiuntive sulla misura in cui le differenze individuali di altre abilità di lettura influenzano la variabilità e la comprensione della lettura in altri punti di tempo. Il metodo di decomposizione di Cholesky è un approccio popolare nella genetica comportamentale.Consente agli investigatori di quantificare le differenze individuali specifiche del punto di tempo distinguendole dalle influenze che si sovrappongono su più punti di tempo.

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