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とある病んだ院生の
体内時計(サーカディアンリズム)
2013.12.22
@berobero11
BUGS/Stan勉強会 #2 於 ドリコム
院生時代の思い出
? 『要素が増えていく微分方程式』 に没頭
「こんなに毎日好きなだけ寝て起きるのは人生最後だろうな…」
人間を穴ぐらに閉じ込めた実験結果によると
体内時計の周期は25時間、だと!?(※今は誤りとの見解あり)
就寝時刻?起床時刻を記録してみよっかなー
day

wday
1
2
3
4
4
5
6
…
591
591
592
592
593

sleep.in
6
0
1
2
2
3
4
…
1
1
2
2
3

9
8.67
3
6
17.33
10.67
2
…
0
22
0
21.33
0

sleep.out
17
18.17
11.87
14.75
22.08
13.75
4.67
…
7.17
24
6.83
24
6.5

注: ここは一続き

曜日
0: 日
1: 月
…
6: 土

? 2003.3.17~2004.10.27
? 593日間のデータ, 674回寝てる
どの時刻は眠っているか?

何時間
寝てるか
(593日中)

時刻
曜日の依存性
何時間
寝てるか
(593日中)

曜日
確かゼミの時間帯…

時刻
睡眠時間のヒストグラム

??
zoom

日

寝てる時間が黒く
塗りつぶされている

時刻
起床時刻の分布は?
von Mises分布 (フォン?ミーゼス分布)

??? ???? ? ? ?
? ?; ?, ? =
2??0 ?
ただし, ?? ?

0 ≤ ? < 2?
?>0
0 ≤ ? < 2?

は第1種変形Bessel関数
[wikipediaより]
厂迟补苍コード

sigmaの上限が大きいと
実行時にエラーが出ます.

Error in function boost::math::cyl_bessel_i<d>(d,d): numeric overflow
kickするRコード

24時間?2π
結果
0

18

+

6

12
? ?????? = 11.03
? ?????? = 3.28
plotには {circular}パッケージを使いました.

95%??: 10.55 ?? 11.52
95%??: 2.83 ?? 3.71
「体内時計の1日の周期の平均は、実は24時間10分で、24時間にかなり近いんです。
ただ、これも平均より長い人も短い人もいて、やはり正規分布しています。」
http://nationalgeographic.jp/nng/article/20121203/332679/index3.shtml

起床時刻?起床時刻 の時間のモデル
day

wday
1
2
3
4
4
5
6
…
591
591
592
592
593

sleep.in
6
0
1
2
2
3
4
…
1
1
2
2
3

9
8.67
3
6
17.33
10.67
2
…
0
22
0
21.33
0

sleep.out
17
18.17
11.87
14.75
22.08
13.75
4.67
…
7.17
24
6.83
24
6.5

前処理

out2out
25.17
17.7
26.88
7.33
15.67
14.92
11.33
…
24
22.66
25.34
23.66
23.67
厂迟补苍コード
結果

density
推定された?の値
D進中止を決意して
スッキリフェーズ

このあたりの
変化点を検出したい

近所で工事 (昼まで寝れない!)

日

時刻
厂迟补苍コード

変化点を表すパラメーター

こんな感じで入れる.
cf. The BUGS Book 11.7.1
結果
?

?

??????

= 22.5

?

??????

??????

= 20.5

?

??????

= 21.4

= 21.4

日
時刻

収束はしたけどもっと範囲を狭めて
iterを多くした方がいいかも.
時刻と時間を同時にモデル化したい

von Mises分布+ARモデル+MCMCサンプリング の相性が良くない?

累積時刻に変換してARモデル
day

wday
1
2
3
4
4
5
6
…
591
591
592
592
593

sleep.in
6
0
1
2
2
3
4
…
1
1
2
2
3

9
8.67
3
6
17.33
10.67
2
…
0
22
0
21.33
0

sleep.out
17
18.17
11.87
14.75
22.08
13.75
4.67
…
7.17
24
6.83
24
6.5

cum.hour

前処理

17
42.17
59.87
86.75
94.08
109.75
124.67
…
14119.17
14141.83
14167.17
14190.83
14214.5
厂迟补苍コード

範囲が各々異なる潜在変数zの作り方
cf. Stan v2.0.1のマニュアル 49.2-49.4

ARモデル
kickするRコード

範囲をデータで与える
結果

zoom

真の起床時刻
潜在変数z の
MCMCサンプルの中央値と80%CI

日
時刻
まとめ
? Stanで周期データを分析してみた. von Mises分布もある!

? 前処理につぐ前処理が意外と近道.
? 規則正しい生活をしましょう!
Web上の情報(予定含む)
? 生態学会大会 (2014) の自由集会
– 角度や時間など循環する変数の統計モデリング
– http://hosho.ees.hokudai.ac.jp/~kubo/ce/EcoSj2014.html

? 石原氏による「角度データの統計処理基礎?
」
– http://www.qbio.jp/wiki/%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E5%9B%9E%E5%B9%B4%E4%BC%
9A_%E3%83%81%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%88%E3%83%AA%E3%
82%A2%E3%83%AB_%E7%B5%B1%E8%A8%88
– http://qbio.jp/images/5/53/%E8%A7%92%E5%BA%A6%E7%B5%B1%E8%A8%8
8%E9%85%8D%E5%B8%83_qbio4th.pdf

? 睡眠関係のナショジオの連載記事
– http://nationalgeographic.jp/nng/article/20121127/332007/

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