Четверг, 30 мая

Круговой метод: 1.5 Метод круговой тренировки

Метод круговой тренировки как средство комплексного развития физических качеств на уроках физической культуры

Шарипова Алсу Фаритовна,

учитель физической культуры

ГБОУ г. Москвы «Школа № 51»,

Актуальность. В последние десятилетия широкое применение нашли специальные методические формы регламентации упражнений при комплексном содержании занятия. Основная из них – так называемая «круговая тренировка». Это организационно-методическая форма занятий, включающая ряд частных методов строго регламентированного упражнения. Метод круговой тренировки направлен на развитие физических качеств и на совершенствование двигательного действия. При проведении занятий по этому методу одной из важнейших задач является, с одной стороны, моделирование специальных комплексов и выработка строгого выполнения конкретных упражнений, а с другой стороны, умение организовывать и управлять деятельность учащихся на уроках физического воспитания. Метод круговой тренировки позволяет в короткий промежуток времени провести интенсивное занятие с использованием простого инвентаря и оборудования, что очень удобно в условиях школьных спортивных залов.

Основу круговой тренировки составляет серийное повторение нескольких видов физических упражнений, подобранных и объединенных в комплексе в соответствии с определенной упорядочивающей схемой. Помимо хорошего тренирующего эффекта организация занятий в форме круговой тренировки позволяет работать в условиях ограниченной площади, нехватки инвентаря, большого количества занимающихся в зале. Круговая тренировка была разработана английскими специалистами Р. Морганом и Г. Адамсоном в 1952–1958 гг. Независимо от них к идее круговой тренировки пришел Б.Д. Фрактман. Методы и принципы круговой тренировки нашли свое отражение в работах специалиста из ГДР М. Шолиха, отечественных ученых Л. Геркана, Х. Муртазина, М. Пейсахова, Г. Хачатурова и В.В.Чунина. Так, В.В. Чунин провел сравнительный анализ эффективности круговой тренировки и традиционных форм организации учебного процесса в ВУЗе и показал преимущество первой в совершенствовании механизмов сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Метод круговой тренировки, по мнению ряда специалистов (Матвеев Л.П., Романенко В.А., Максимова В.А., Мейксон Г.Б., Шаулин В.Н., Шаулина Е.Б и др.), является наиболее эффективным именно как метод комплексного воздействия на развитие физических качеств.

Как организовать работу по методу круговой тренировки со школьниками в уроке физической культуры в разных программных видах спорта?

Для проведения круговой тренировки в условиях школы необходим стандартный инвентарь: скамейки (8–10 шт.), скакалки (25 шт.), набивные мячи весом 0,5–5 кг. (25 шт.), гимнастические палки (25 шт.), маты (10 шт.), гимнастические стенки (8–10 пролетов), подвесные перекладины (8 шт.). В комплексы круговой тренировки включают сравнительно несложные и предварительно хорошо разученные движения из средств общеподготовительной и спортивно-вспомогательной гимнастики, а также из тяжелой и легкой атлетики и некоторые другие. Весь круг проходят от одного до трех раз слитно или интервально, дозируя общее время прохождения, интервалы отдыха и число повторений.

В зависимости от особенностей вида спорта, круговая тренировка может включать комбинированные задания на станциях. Например, в круговой тренировке баскетболистов используются упражнения, направленные на развитие статической и силовой выносливости мышц брюшного пресса, плечевого пояса, туловища и задания, направленные на технику выполнения ведения мяча или броска в кольцо, в сочетании со скоростно-силовыми упражнениями, выполняемыми в разном скоростном режиме.

В легкую атлетику для развития статической и силовой выносливости мышц брюшного пресса, плечевого пояса, туловища, рационально включать в круг 7–8 упражнений, выполняемых в среднем темпе. Количество подходов на станциях – 2, повторений каждого упражнения – 20 раз, время выполнения каждого упражнения – 25 сек., интервал отдыха между сериями – 60 сек.

Круговую тренировку заканчивать прыжками через скакалку. Метод выполнения прыжковых упражнений – повторный. Количество серий в уроке – 3. Время выполнения прыжков – 1 минута.

В гимнастику специальные упражнения лучше включать в водную и основную часть урока. Во вводной части лучше использовать упражнения для развития статической выносливости мышц брюшного пресса. Их необходимо включать в комплексы ОРУ и выполнять в динамическом, статическом, статико-динамическом режимах. В основную часть урока следует включать элементы круговой тренировки на развитие силовой выносливости плечевого пояса и туловища. В конце основной части выполняются прыжковые упражнения.

Прыжки через скакалку, интенсивные упражнения художественной гимнастики (разновидности бега, прыжков, связки упражнений без предметов и с предметами), многократные повторения упражнений силового и скоростно-силового характера дают большой эффект в развитии выносливости. Каждое упражнение динамического характера выполняется в темпе 70–80 % от максимума.

Упражнения статического характера выполняется 5–8 сек., с интервалом отдыха в 2–3 сек. Интервал работы в 45 сек. сменяется интервалами отдыха такой же длительности.

Нагрузка увеличивается постепенно за счет сокращения интервалов отдыха между упражнениями и увеличивается длительность выполнения упражнения, сохраняется тот же темп.

Примеры круговой тренировки для комплексного развития физических качеств

1. (I станция) Сидя верхом на скамейке, встать, стать ногами (поочередно) на скамейку, сойти со скамейки, вернуться в исходное положение.

2. (II станция) Из виса лежа (девушки) согнуть и разогнуть руки. То же (юноши), но из виса лежа согнувшись, одновременно выпрямляясь в тазобедренных суставах.

3. (III станция) Лежа на спине, ноги закреплены (ступни под скамейкой), поднять туловище, вернуться в исходное положение.

4. (IV станция) Лежа на груди, руки вверх ладонями на пол, поднять туловище, руки и ноги (прямые), вернуться в исходное положение.

5. (V станция) Стоя, палка горизонтально вниз хватом сверху на ширине плеч, продеть правую ногу между палкой и руками и выпрямиться, вернуться в исходное положение. То же левой ногой.

6. (VI станция) Из упора лежа, руки на скамейке. Девушки: согнуть руки, одновременно опуститься на колено; разгибая руки, вернуться в исходное положение. Юноши: переставить руки (поочередно) на пол, вернуться в исходное положение (так же поочередно переставляя руки).

7. (VII станция) Стоя боком к гимнастической стенке, рукой взяться за рейку на высоте пояса, присесть на правой ноге, левую вперед, вернуться в исходное положение. То же на левой.

8. (VIII станция) Выполнять челночный бег на 10 м отрезке.

9. (IX станция) Из полу приседа, руки на коленях, выпрыгнуть вверх, приземлиться в исходное положение.

10. (X станция) Из основной стойки, палка горизонтально внизу, хватом сверху, шире плеч. Наклониться вперед, одновременно поднять палку вверх (спина прямая, палка выше головы, смотреть на палку), вернуться в исходное положение.

Для того, чтобы определить насколько эффективен метод круговой тренировки нами было проведено тестирование учащихся до использования системы круговой тренировки и после 10 уроков с использованием системы круговой тренировки. Предлагалось выполнять следующие упражнения:

Тест 1

Прыжки через скакалку

Выполняется вращая скакалку вперед, прыгая на двух ногах.

Результат  количество прыжков за 1 минуту.

Тест 2

Сгибание и разгибание рук в упоре лежа

Юноши выполняют в упоре лежа, а девушки из упора на коленях. Результат – количество правильных отжиманий за 1 минуту.

Тест 3

Сгибание и разгибание туловища

Упражнение выполняется из исходного положения – лежа на спине. Испытуемый выполняет сгибание туловища до 90о, руки за головой, и возвращается в и.п.

Результат – количество сгибаний туловища за 1 минуту.

Тест 4

Прыжки через скамейку

Стоя правым (левым) боком к скамейке, испытуемый по сигналу выполняет прыжки на двух ногах через скамейку.

Результат – количество прыжков за 1 минуту.

Тест 5

Приседания

Исходное положение – стойка ног на ширине плеч. По сигналу испытуемый выполняет приседание. При этом пятки не отрываются от пола, руки вперед.

Результат – количество приседаний за 1 минуту.

В результате сравнения результатов были выявлены различия показателей: в прыжках через скакалку результаты увеличились на 17 % от исходного уровня. В прыжках через скамейку – на 11%. В сгибании и разгибании рук в упоре лежа – на 12 %. В сгибании и разгибании туловища – на 11 %. В приседании результаты улучшились на 9,8 %.

Таким образом, метод круговой тренировки является эффективным средством комплексного развития физических качеств в уроке физической культуры.

Список литературы:

1. Ашмарин Б.А. Теория и методика физического воспитания. М.: Просвещение, 1990.

2. Верхошанский Ю.В. Основы специальной физической подготовки спортсменов. М.: Физкультура и Спорт, 1988.

3. Кузнецова З.И., Трубникова Н.В. Развивать выносливость у девушек // Физическая культура в школе. 1986. № 10.

Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Круговая тренировка [метод] — методика, программа, для девушек, для мужчин, в зале, дома, упражнения, вики — WikiWhat

Основная статья: Методы спортивной тренировки

Содержание (план)

Круговая тренировка, или метод круговой тренировки, или круговой метод, — это организационно-методическая форма применения физи­ческих упражнений, направленных на комплексное развитие физических качеств занимающихся. Она позволяет наиболее эффективно решать задачи развития как физических качеств в целом, так и одного конкретного двигательного качества.

Круговая тренировка заключается в следующем. Подби­раются, как правило, 8 — 12 упражнений (соответственно 8 — 12 мест, «станций»), которые выполняются по кругу, чтобы обеспечить последовательные воздействия на все основные группы мышц и достаточно высокую нагрузку на сердечно­сосудистую и дыхательную системы.

Виды круговых тренировок

Традиционный круговой метод имеет три варианта: непрерывно-поточный, поточно-интервальный и интенсивно-интервальный.

Непрерывно-поточный тренинг

Непрерывно-поточный тренинг заключается в выполне­нии упражнений непрерывно, одно за другим, с небольшим интервалом отдыха. Его особенность заключается в постепен­ном повышении индивидуальной нагрузки за счёт повышения мощности работы (до 60 % от максимальной нагрузки) и уве­личения количества упражнений в одном или нескольких кру­гах. Одновременно сокращается время выполнения упражне­ний (до 15 — 20 с) и увеличивается продолжительность от­дыха (до 30 — 40 с). Этот вариант способствует комплексному развитию двигательных качеств.

Поточно-интервальный тренинг

Поточно-интервальный тренинг базируется на 20 — 40-секундном выполнении простых по технике упражне­ний (50 % от максимальной нагрузки) на каждой «станции» с минимальным отдыхом. Его цель — сокращение контроль­ного времени. Такой режим развивает общую и силовую вы­носливость, совершенствует дыхательную и сердечно-сосуди­стую системы.

Интенсивно-интервальный тренинг

Интенсивно-интервальный тренинг используется при достаточном уровне физической подготовленности занимаю­щихся. Мощность упражнений составляет 75 % от максималь­ной и достигается за счёт увеличения интенсивности и сокра­щения времени работы (до 10 — 20 с). Его цель — сокращение времени работы при её стандартном объёме и сохранении временных параметров отдыха (до 40 — 90 с). Подобный ре­жим развивает максимальную и взрывную силу. Интервалы отдыха 30 — 40 с обеспечивают прирост результатов в упраж­нениях на скоростную и силовую выносливость. Материал с сайта http://wikiwhat.ru

Программа круговой тренировки

В качестве примера программы круговой тренировки можно привести комплекс упражнений, по­строенный по методу круговой тренировки, для занимающих­ся, прошедших начальную подготовку в атлетической гимна­стике (рис. 12).

Количество повторений и подходов, а также время и харак­тер отдыха между упражнениями определяются с учётом степе­ни подготовленности занимающихся и поставленных задач.

Упражнения для развития физических качеств могут вклю­чать упражнения на ловкость, гибкость, расслабление и долж­ны обязательно быть комбинированными (вовлекающими в работу многие мышечные группы). В зависимости от постав­ленных задач иногда бывает целесообразно воздействовать подряд тремя-четырьмя различными упражнениями на одну и ту же группу мышц.

Картинки (фото, рисунки)

  • Рис. 12. Комплекс упражнений по методу круговой тренировки

Вопросы к этой статье:

  • Дайте характеристику кругового метода тренировки.

Метод круговой тренировки на уроках физической культуры

Основная задача использования метода круговой тренировки на занятиях физической культуры – эффективное развитие двигательных качеств в условиях ограниченного и жесткого лимита времени. При этом развитие двигательных качеств тесно связано с освоением программного материала, поэтому в комплексы круговой тренировки мы  включили физические упражнения (подводящие упражнения), близкие по своей структуре к умениям и навыкам того или иного раздела учебной программы.    


Это способствует положительному переносу двигательного действия при развитии и совершенствовании  умений. Использование их в комплексах круговой тренировки способствует выполнению  изученных упражнений в различных условиях, приближенных к жизненным, что имеет  важное прикладное значение.


Круговая тренировка как интегральная форма физической подготовки приучает учащихся  к самостоятельному мышлению при развитии двигательных качеств, вырабатывает алгоритм заранее запланированных двигательных действий, воспитывает собранность и организованность при выполнении упражнений.


При организации занятий методом круговой тренировки все учащиеся  после подготовительной части распределяются по  группам (2-3 человека) в зависимости от уровня физической подготовленности. На месте проведения занятий определяются «станции» для выполнения физических упражнений.


На каждой «станции» находится карточка-задание, в которой определены задачи и способы их решения. По команде преподавателя учащиеся начинают одновременно выполнять упражнения  каждый на своей «станции». По окончании запланированного времени учащиеся  переходят на следующую «станцию».


Таким  образом, они перемещаются от «станции» к «станции», от снаряда к снаряду. Время выполнения упражнения варьируется в зависимости от  возраста и подготовленности учащихся. При составлении комплексов круговой тренировки мы делаем акцент на развитие различных мышечных  групп.

Комплексы упражнений круговой тренировки

Комплекс упражнений, используемый  при обучении волейболу

1-я станции. Прыжки на гимнастическую скамейку и со скамейки с  поворотом на 180° .


2-я станция. Верхняя передача волейбольного мяча в стену на высоту – 2,5-3м.


3-й станция. В низком приседе прыжки с продвижением вперед.


4-я станция. Стоя в 1м от стены, переход в упор на пальцах о стену с последующим отталкиванием.


5-я станция. Имитация  нападающего удара.


6-я станция. Подбрасывание волейбольного мяча одной рукой над головой, затем верхняя подача в стену другой рукой с последующей ловлей мяча и повторением упражнения.


7-я станция. Нижняя передача волейбольного мяча в стену.


8-я станция. Верхняя передача волейбольного мяча над головой стоя на месте и во время передвижения по площадке.

Комплекс упражнений скоростно-силовой подготовки, используемый при обучении легкой атлетике

1-я станция. И.п. – стойка ноги врозь, руки в стороны. Присед руки вперед, и. п.


2-я станция. И.п.– выпад левой ногой вперед, руки на пояс. Три пружинистых  покачивания  в выпаде, прыжком сменить положение ног.


3-я станция.  И.п. – О.С. руки вперед  ладони вниз. Присед на правой ноге, левая  вперед. Тоже на левой ноге.


4-я станция. Бег с высоким подниманием бедра на месте.


5-я станция. Бег с захлестыванием голени назад с продвижением вперед.


6-я станция. Быстрая смена ног прыжками. Из положения вперед правой – левой ногой.


7-я станция. Бег с подскоками и приземлением на толчковую ногу.


8-я станция. И.п. стоя боком у опоры. Свободное размахивание ног вперед-назад.

Комплекс упражнений для развития скоростно-силовой подготовки, силовой выносливости

1-я станция. Прыжки на месте на двух ногах.


2-я станции. И.п. лежа на спине, руки слегка разведены за головой. Сед ноги вверх, коснуться руками стоп. Лечь, опустить ноги.


3-я станция. И.п. лежа на животе. Прогнуться, руки вверх – вперед, приподнять ноги. Покачивания.


4-я станция. И.п. сидя, руку на поясе, ноги согнуты. Круговые движения ногами поочередно вперед и назад («езда на велосипеде»).


5-я станция. Бег на месте со скакалкой. Подскок на каждом шаге.


6-я станция. И.п. в висе на перекладине: поднимание прямых ног к перекладине,


7-я станция. Прыжки через скакалку назад обеими ногами с подскоками.


8-я станция. И.п. сед ноги вытянуты и чуть подняты. Одновременные махи руками влево, ногами вправо, и наоборот.

Круговую тренировку с иллюстрациями см. в Приложении 1.

 

Из опыта работы можно сделать следующие выводы:

1. Круговая тренировка является одной из организационно-методических форм применения физических упражнений. Она строится так, чтобы создать предпочтительные условия для комплексного развития физических способностей занимающихся.


2. Организационную основу круговой тренировки составляет циклическое проведение комплекса физических упражнений, подобранных в соответствии с определенной схемой (символом круговой тренировки) и выполняемых  в порядке последовательной смены «станций», которые располагаются на площадке для занятий в форме замкнутой фигуры (круга, квадрата, т.д.).


3. Комплексы круговой тренировки составляются, как правило, из технически несложных, предварительно хорошо разученных движений.


4. В методическом отношении круговая тренировка представляет  процесс строго  регламентированного упражнения с точным нормированием нагрузки и отдыха.   Регламентация процесса упражнения в круговой тренировке обеспечивается объективной оценкой достигнутой работоспособности.


5. Мера нагрузки устанавливается относительно равной для всех принимающих участие в занятиях и в то же время строго индивидуально. Поэтому физически менее сильные  имеют возможность добиться тех же успехов, что и более сильные.


6. Круговая тренировка рассчитана в основном на групповые занятия. В самой организационной структуре круговой тренировки (поочередная смена «станций», зависимость выполнения задания от действий других участников) заложена необходимость согласованных действий группы, точного соблюдения установленного порядка и дисциплины. Понятно, что все это предоставляет благоприятные возможности для воспитания соответствующих нравственных качеств и навыков поведения.


7. Метод круговой тренировки позволяет обеспечить высокую  моторную плотность урока, облегчает учет, контроль и индивидуальное регулирование нагрузки, активизирует учащихся.


8. Благодаря разнообразию методических вариантов, почти неограниченным  возможностям подбора тренировочных средств и точному нормированию нагрузки в соответствии с индивидуальными особенностями учащихся, круговая тренировка имеет широкую сферу применения.

Особо отмечаем, что в использовании метода круговой тренировки на занятиях физической культурой большую роль играет психологическая подготовка учащихся  к занятию: адаптировать учащегося, чтобы он смог во время занятий максимально использовать свой потенциал, накопленный на самостоятельных занятиях. Целью  тренировки является подготовка учащегося к сложным ситуациям, к преодолению физиологических и психологических барьеров. Организм  учащегося представляет собой единый комплекс. Поэтому нельзя функциональную и психологическую сторону рассматривать отдельно, как нельзя разделять отдельные части спортивной тренировки. Психологическая подготовка не может возместить недостатки, допущенные в отдельных элементах занятий. Она  приносит  максимальный  результат только в тех случаях, когда в комплексе для роста спортивной формы учащегося  используются следующие педагогические методы.

Словесный метод. Слово – важное средство психологической подготовки и    воздействия на занимающегося. Влиять словом можно по-разному: в форме дружеского разговора,  поддержав учащегося шуткой, а порой полезно  и  повысить требовательность к учащемуся  при выполнении задания.


Наглядный метод. Он помогает воздействовать на занимающихся,  которым необходимо точно выполнить задание преподавателя. В конкретных случаях это наблюдение за игрой,  видеозаписей, игровых ситуаций.


Метод моделированной тренировки. Это основной метод практического воздействия на сознание учащегося. Главная задача, которую решает метод – это помочь учащимся адаптироваться, научить их противостоять возможным отрицательным воздействиям. Решение ее в конечном итоге позволяет  добиться высокой спортивной результативности.


Использование этих методов  в работе помогает регулировать и положительно влиять на психологическое состояние учащихся.

 

СОДЕРЖАНИЕ.

Введение

1. Построение урока физической культуры

1.1. Научно-методические основы построения урока физической культуры

1.2. Структура урока и содержание частей урока

1.2.1. Урок физической культуры — основная форма физического воспитания школьников

1.2.2.Характерные черты урока и общие требования к нему

1.2.3. Содержание урока и его построение.

2. Методика проведения круговой тренировки

3. Круговая тренировка на уроках физической культуры

Список использованной литературы

Введение.

Для полноценного и гармоничного развития ребёнка нужно не только развивать его умственные способности, но также и физические. Физическая культура воспитывает в человеке выносливость, целеустремлённость, желание побеждать, ну и конечно же, поддерживает его организм здоровым, сильным и ловким. Правильное преподавание предмета делает его интересным и помогает воспитать характер учащегося. Для педагога представляется возможным вкладывать не только свои знания по предмету, но и также подходить к предмету с творческой стороны, увлекая ребят в мир физической культуры. Для достижения результата при работе с учащимися необходимо знать методику проведения занятия, различные методы и методические приемы. Круговая тренировка полностью подходит под это описание, включая в себя разносторонность, целесообразное распределение нагрузки и дозировки, что способствует гармоничному развитию ребенка.

1. Построение урока физической культуры.

1.1. Научно-методические основы построения урока физической культуры.

Известно, что любой образовательный процесс представляет собой педагогическую систему, состоящую из определенных системообразующих компонентов. По мнению Симонова В.П. (1997), «всякая педагогическая система есть, прежде всего, система деятельностная, а бесцельной деятельности просто не бывает». Рассматривая иерархические уровни в такой педагогической системе, цель, утверждает автор, является их вершиной и началом, своего рода стратегическим направлением, отвечающим на вопрос «Зачем?». Именно с формулирования цели должно начинаться построение любого образовательного процесса как целостной педагогической системы. Вторым, важнейшим по значимости, компонентом в построении педагогической системы являются задачи как комплексный способ достижения поставленной цели или, другими словами, тактика действий, отвечающая на вопрос «Как я собираюсь этого достичь?». Отбор материала, порядок его изложения, организационные формы, методы, приемы, система контроля и т.д. выступают содержательным компонентом в построении такой системы. Содержание всегда подбирается исходя из цели и задач, отвечая на вопрос «Что я делаю для их достижения?». Логически выстроенный порядок действий педагога обусловливает результат его деятельности как неотъемлемый компонент педагогической системы.

Урок физической культуры в школе как основная форма физического воспитания учащихся не является исключением и представляет собой целостную педагогическую систему с аналогичной иерархической цепочкой основных ее компонентов. Отечественными учеными (Матвеевым А.П., Петровой Т.В., Бальсевичем В.К., Ляхом В.И., Кофманом Л.Б., Холодовым Ж.К., Кузнецовым B.C. и др.) были теоретически обоснованы значение, содержание физкультурных занятий, отработаны вопросы методики проведения, опираясь на разные их типы и формы. Все это легло в основу различных программ по физической культуре, обеспечивая решение вопросов сохранения и укрепления здоровья школьников, исходя из запросов государства на определенном этапе развития общества.

Анализ научно-методической литературы по физическому воспитанию учащихся общеобразовательных школ, особенно последнего десятилетия, показывает, наряду с разработками и внедрением в практику различных инновационных программ и здоровьесберегающих технологий, наличие для многих авторов общей проблемы, которая касается организации и содержания физкультурных занятий. Речь идет о целеполагании в структуре компонентов урока физической культуры, где у подавляющего большинства авторов, к сожалению, сохраняется традиционно формальный подход. Другими словами, у физкультурного занятия как педагогической системы отсутствует конкретная цель, что противоречит основному принципу системности. Вместо нее авторами определяется, как правило, ряд задач. Однако задачи, какими бы они ни были — это лишь способы достижения поставленной цели, или тактика, которая по существу не может подменять собой стратегию. Наличие в объяснительных записках подавляющего числа программ по физической культуре общей цели сохранения и укрепления здоровья школьников средствами физического воспитания представляется не более чем программным заявлением (или декларацией) в системе предполагаемого образовательного процесса. Следовательно, отсутствие конкретной цели у конкретного физкультурного занятия разрушает его как педагогическую систему, лишая главного смысла.

Научить ребенка какому-либо двигательному действию или движению несложно. Вопрос — «Зачем этому учить?». Сегодня в арсенале физической культуры масса физических упражнений, более доступных и эмоционально более интересных для учащихся. Чего должно быть больше или меньше? Где пределы необходимого и желаемого? И, наконец, какова стоимость осваиваемых детьми упражнений жестко регламентированного программного материала, если уровень состояния здоровья детей разный?

Ребенок, стремящийся освоить то или иное движение, не может его выполнить в силу объективных причин, к которым, чаще всего, относятся индивидуальные конституциональные особенности развития организма или просто элементарный страх. В первую очередь ребенок начинает испытывать, психологический дискомфорт: его заставляют выполнять это действие, стыдят, сравнивают с другими, более успешными учениками, ставят «двойки» в журнал, над ним начинают смеяться одноклассники. В ответ у ребенка срабатывает естественная защитная реакция — инстинкт самосохранения. Он начинает искать лазейки, чтобы не делать этого. Фатальная «неуспешность» снижает у него мотивацию к таким занятиям. В результате у ребенка формируется комплекс неполноценности. Следовательно, цена, которую дети платят за освоение различных двигательных умений и навыков программного материала по физической культуре, — показатели их здоровья, динамика которых (согласно статистике) оставляет желать лучшего.

Если рассматривать соотношение удельного веса часов раздела «Гимнастика» с другими разделами школьной программы по физической культуре, скажем, «Спортивные игры» или «Легкая атлетика», с позиции их эффективности и целесообразности, то выводы будут не в пользу первого. Гимнастика, как превалирующий раздел школьной программы, требует куда более значительных, чем другие разделы, финансовых затрат на приобретение гимнастических снарядов, другого профильного оборудования и их содержания. Малоэффективным выглядит и соотношение значительного числа гимнастических упражнений в сравнении с упражнениями циклического характера по степени воздействия физической нагрузки на организм.

Как показывают многочисленные исследования, именно циклический характер физической нагрузки, наблюдаемый в большинстве легкоатлетических упражнений, упражнений спортивных игр, лыжной подготовки и плавания, значительнее других оказывает оздоравливающее действие на основные органы и физиологические системы организма человека, вызывая положительные сдвиги в развитии. Кроме того, упражнения циклического характера являются более доступными детям и по индивидуальным физическим возможностям, и по техническим характеристикам этих упражнений. Что же касается эмоциональности восприятия физической нагрузки этих упражнений, то, в зависимости от подачи их педагогом, они не уступают гимнастическим упражнениям.

Таким образом, существующая в настоящее время в школьных программах физического воспитания жесткая регламентация двигательного материала и его ограничение на физкультурных занятиях существенно затрудняет деятельность учителя физической культуры в подборе упражнений, снижая тем самым мотивацию учащихся к реализации естественной биологической потребности в движениях.

Нарушение иерархической цепочки компонентов построения педагогической системы, какой является урок физической культуры, привело к появлению определенного перекоса в постановке задач. Известно, что в условиях общеобразовательной школы основу системы физического воспитания учащихся составляет оздоровительная направленность ее организации. Исходя из этого положения, постановка задач на физкультурном занятии должна носить комплексный, здоровьесберегающий характер, где наряду с группой задач образовательной непременно должны быть задачи оздоровительной, а также и воспитательной направленности.

В последнее время в организации физкультурных занятий в группу задач образовательной направленности, наряду с «научением» двигательным умениям и навыкам, все чаще стала входить группа задач так называемой развивающей направленности. Однако мы полагаем, что «развитие» как процесс является стратегически более емким, чем относительно локальный в сравнении с ним процесс «научения» непосредственно движениям в контексте группы образовательных задач. Именно «развитие», на наш взгляд, задает то самое целевое направление, в результате которого в организме ребенка происходят качественные сдвиги определенных психофизиологических структур. Следовательно, развитие не может находиться в образовательной группе задач.

Учитывая тенденцию снижения уровня состояния здоровья современных детей и подростков, особенно в последнее десятилетие, недопустимо ошибочным, по нашему мнению, является отсутствие в комплексе групп задач урока физической культуры задач оздоровительной направленности. Данное положение, во-первых, противоречит целевой установке любой программы по физической культуре. И, во-вторых, именно эта группа задач, в зависимости от задаваемой педагогом физической нагрузки, в первую очередь способствует сохранению и укреплению основных жизнеобеспечивающих органов и физиологических систем организма ребенка, опорно-двигательного аппарата, и прежде всего осанки.

Предметом особенного беспокойства является система оценивания результатов деятельности учащихся на уроках физической культуры, которая, на наш взгляд, также пока остается несовершенной. Практика показывает, что эта система достаточно громоздка и носит, как правило, субъективный характер. Несмотря на это, относительно объективно оценить уровень основ теоретических знаний, а также практических умений и навыков учащихся в каждой возрастной группе все же можно по конкретным, обозначенным в стандартах, критериям: «знает», «умеет», «владеет». Однако усредненные программные требования к такой оценке качества, чаще всего, не соответствуют возможностям детей в силу индивидуальности развития их организма. Оценить же отношение ребенка к двигательной активности, его потребность в здоровом образе жизни, желание выполнить то или иное упражнение, стремление превзойти самого себя и т.д. крайне сложно, поскольку критериев для этого просто нет. Следовательно, освоить учеником в полной мере весь объем и теоретического, и практического материала на уровне «успешности», равно как и объективно оценить его старания, представляется маловероятным.

В исследованиях Меерсона Ф.З. и Пшенниковой М. Г. (1988) по изучению вопроса адаптации человека к различным факторам внешней среды, включая и физические нагрузки, показано, что человек в процессе индивидуальной адаптации создает запасы (банк) двигательной памяти, составляющие основу приобретенных простых и сложных двигательных реакций. Возникшие в результате систематической физической нагрузки на клеточном уровне синтеза нуклеиновых кислот и белков, биохимические и структурные изменения в организме предопределяют формирование долговременной и устойчивой его адаптации, называемой иначе системным структурным следом, представляющим собой определенный физиологический комплекс. Динамика компонентов этого комплекса обеспечивает существенное расширение функции клетки и тем самым увеличивает физиологическую мощность доминирующей функциональной системы, ответственной за адаптацию организма человека к заданной физической нагрузке. Другими словами, сформированная в результате многократного повторения различных по характеру физических упражнений устойчивая адаптация организма к физическим нагрузкам способствует эффективной защите человека в будущем от неблагоприятных факторов внешней среды.

Необходимым условием формирования системного структурного следа является учет биологической закономерности развития детского организма. Данная закономерность характерна тем, что физическая нагрузка каждого последующего занятия должна приходиться на суперкомпенсаторную фазу, наблюдаемую в периоде восстановления. Тренирующий эффект этого занятия должен, по существу, закреплять физиологический «след» предыдущего, обеспечивая в итоге кумулятивный (то есть отсроченный во времени) эффект, выраженный в виде определенных устойчивых адаптационных перестроек функциональных систем организма ребенка. При этом надо иметь в виду, что после прекращения действия характерной физической нагрузки на эти системы активность генетического аппарата в клетках, ответственного за адаптацию конкретных функциональных систем, резко снижается, что ведет к стиранию формирующегося системного структурного следа, составляющего основу тренировочного эффекта занятия.

1.2. Структура урока и содержание частей урока.

1.2.1. Урок физической культуры — основная форма физического воспитания школьников.

Физическое воспитание как учебная дисциплина выполняет важную социальную роль, способствует подготовке высококвалифицированных специалистов.

Физическая культура и спорт представляют собой самостоятельный вид человеческой деятельности, значение которого в развитии общества весьма многообразно.

Физическое воспитание — педагогический процесс, направленный на формирование здорового, физически совершенного, социально активного и морально стойкого подрастающего поколения.

Система физического воспитания — это совокупность идеологических и научно-методических основ физического воспитания, а также организаций и учреждений, осуществляющих и контролирующих физическое воспитание граждан.

Физическое развитие — процесс изменения и становления естественных морфологических и функциональных свойств организма человека в течение его индивидуальной и общественной жизни.

Практическая реализация задач физического воспитания осуществляется на специально организованных занятиях физической культуры. В ходе занятия воплощаются в жизнь средства, методические принципы и методы физического воспитания.

На сегодняшний день формы занятий очень разнообразны. Между тем, изъятие хотя бы одной из форм приводит к нарушению непрерывности педагогического процесса, а так же, снижает качество решения задач физического воспитания. Это обстоятельство обусловливает необходимость всемерного развития и использования всех форм физического воспитания учащихся вне зависимости от количества занятий.

Физическая культура является учебным предметом, предусмотренным учебным планом во всех классах общеобразовательной школы. Содержание предмета регламентируется государственной программой, а практическая реализация осуществляется на уроках физической культуры. Таким образом, посещение уроков является обязательным для всех учащихся школы. В зависимости от состояния здоровья и уровня физического развития учащиеся делятся на три группы.

На уроках физической культуры учитель создает условия для решения всех задач физического воспитания. Уроки в значительной мере определяют содержание других форм физического воспитания. Все эти обстоятельства и выводят урок в ранг основной формы физического воспитания школьников.

 1.2.2. Характерные черты урока и общие требования к нему.

Характерными чертами уроков, отличающими их от других форм физического воспитания, являются следующие:

  1. Явно выраженная дидактическая направленность, обусловленная решением общеобразовательных задач;
  2. Руководящая роль учителя, направленная на преподавание предмета и воспитание учащихся;
  3. Строгая регламентация деятельности учащихся и дозирование нагрузки;
  4. Постоянный состав занимающихся и их возрастная однородность.

Уроку присущи все перечисленные черты, что создает благоприятные возможности для достижения цели обучения в школе — подготовки всех учащихся к самостоятельной трудовой жизни, формирования у них потребности и умений регулярно заниматься физическими упражнениями для укрепления здоровья и поддержания высокого уровня физической подготовленности в течение всей жизни.

Построение такого обучения обусловливает необходимость выполнения определенных требований к современному уроку физической культуры:

  1. Учитель обязан обеспечить высокий идейный уровень каждого урока;
  2. Каждый урок должен быть тесно связан с предыдущими и последующими, создавая, таким образом, систему уроков;
  3. Современный урок отличает хорошая организация самостоятельной деятельности учащихся;
  4. Разнообразие организационных форм, средств, методов и приемов, используемых учителем;
  5. Достижение оптимальной двигательной активности всех учащихся на протяжении каждого урока
  6. Учителю следует обеспечить функционирование на каждом уроке гибкой информационной системы контроля знаний, умений и навыков учащихся;
  7. Высокие требования предъявляются к условиям проведения уроков, как учебно-материальным, так и гигиеническим, эстетическим и морально-психологическим.

Все эти требования вытекают из общих и методических принципов физического воспитания и являются обязательными при проведении уроков во всех классах.

 1.2.3. Содержание урока и его построение.

Анализ всего происходящего на уроке показывает, что весьма важным для достижения намеченного результата является процесс выполнения учащимися запланированных упражнений и связанных с этим выполнением многообразная деятельность занимающихся. Она проявляется в слушании педагога, наблюдении и восприятии показанного, осмыслении воспринятого, проектирования собственных действий и их выполнение, организации самоконтроля и самооценки, обсуждении возникших вопросов с педагогом и товарищами, регулировании эмоциональных проявлений и во многом другом. От этих элементов деятельности учащихся и зависит конечный результат урока. Следовательно, эти элементы деятельности и являются главным содержанием занятия.

Однако каждое конкретное действие ученика и класса в целом вызывается определенной деятельностью учителя. Она заключается в постановке задач, намеченных на этот урок, определении конкретных заданий для их решения и создании условий для их выполнения. Учитель осуществляет наблюдение за деятельностью учащихся, оценивает и корректирует их действия, дозирует нагрузку, управляет поведением, налаживает взаимоотношения между детьми и др.

Результатом деятельности детей, направляемой учителем, являются изменения в физическом и психическом состоянии учащихся, в их знаниях, умениях, навыках и поведении. Эти внутренние процессы и изменения, вызванные организованным выполнением физических упражнений, составляют еще одну сторону содержания урока физической культуры.

Содержание урока планируется учителем. Но педагог не может заранее предвидеть все детали рабочих ситуаций и условий, складывающихся в процессе его совместной работы с детьми. Поэтому в практике работы различают содержание урока проектируемое и реально сложившееся в процессе его проведения.

Все элементы содержания урока должны быть спроектированы учителем в процессе построения урока. Основой для построения урока являются биологические закономерности функционирования организма, и логика развертывания учебно-воспитательного процесса.

Логика учебно-воспитательного процесса требует: последовательного включения занимающихся в познавательную деятельность; постепенного достижения необходимого уровня физической работоспособности; последовательного решения намеченных на данное занятие образовательных, оздоровительных и воспитательных задач; обеспечение хорошего послерабочего состояния организма.

Это обусловило разделение урока на три части: подготовительную, основную и заключительную.

После первого этапа — деления урока на части — наступает второй этап построения урока — определение физических упражнений и их последовательности.

Решающим, третьим этапом структуры урока является определение взаимосвязанной последовательности действий педагога и занимающихся при решении каждой педагогической задачи, применении каждого упражнения, определении методов и методических приемов, используемых в процессе проведения урока.

Определение задач урока.

С каждого урока дети должны уносить новые знания, умения, должны видеть, что улучшается их физическое развитие.

Это достигается путем постановки конкретных задач на каждый урок. Все задачи, принято делить на три группы: образовательные, оздоровительные и воспитательные.

Решение воспитательных задач дает учащимся знания, умения и навыки выполнять физические упражнения, а также умение применять их в жизни.

Решение оздоровительных задач предусматривает обеспечение возможного в определенном возрасте физического развития и физической подготовленности, формирование осанки и обеспечение на занятиях наилучших условий для оздоровительного влияния упражнений на организм.

Решение воспитательных задач обеспечивает положительное влияние занятий физическими упражнениями на развитие моральных и волевых качеств личности учащегося.

Образовательные задачи определяют содержание процесса обучения, дают целенаправленную установку учебной деятельности, позволяют предположить конкретный результат урока.

Нечеткая, неконкретная постановка образовательных задач приводит к нарушению логики учебного процесса, дезориентирует учащихся, не способствует их активизации.

Конкретной является такая задача, в формулировке которой отражен конечный результат данного урока.

Параллельно с решением образовательных задач учитель ставит и оздоровительные задачи. Для этого он осуществляет целый ряд мероприятий, благоприятно воздействующих на организм занимающихся. В этом плане большое значение имеют правильное дозирование нагрузки, надлежащие гигиенические условия проведения занятий, их организация на свежем воздухе, требования к форме учеников. Особое внимание следует уделить осанке и дыханию занимающихся.

Уроки физической культуры имеют большие возможности влиять на становление личности ученика. Для этого учитель ставит определенные образовательные задачи и выполняет их.

Поставленная задача должна вписываться в рамки урока, а ее формулировка должна быть простой и доступной ученикам. Также учитель должен формировать убежденность учащихся в целесообразности выполняемых ими упражнений, должен объяснить сущность движений и их воздействие на организм.

В начале каждого урока учитель должен объявить две-три основных задачи для данного урока.

Проведение урока.

Успех урока предопределяется уже в процессе подготовки к нему, однако следует помнить о том, что некоторые ситуации не всегда могут быть предусмотрены и требуют перестройки урока в процессе проведения.

Подготовительная часть урока.

  1. Подготовительная часть урока должна проводиться так, чтобы:
  2. Подготовить учеников к уроку и настроить их на продуктивную работу и выполнение поставленных задач
  3. Подготовить учащихся к овладению некоторыми упражнениями
  4. Подготовить организм учащегося к выполнению действий с повышенной нагрузкой
  5. Содействовать формированию осанки, ловкости

Следовательно, подготовительная часть решает задачи, связанные с обеспечением наилучших условий реализации общих задач урока и одновременно имеет относительно самостоятельное образовательное и оздоровительное значение.

Начинается урок общим построением класса и рапортом дежурного ученика о готовности к началу урока.

В младших классах начальное построение осуществляет учитель, в средних и старших классах — дежурный ученик по согласованию с учителем. До начала урока и до прихода учителя к месту проведения занятия учащиеся должны быть построены и готовы к приветствию.

После приветствия на первых уроках с целью изучения состава класса учитель делает перекличку. А в дальнейшем приступает сразу к проверке домашнего задания. Далее учитель сообщает задачи урока.

Средствами подготовительной части являются построения и перестроения; различная ходьба; различные способы бега и прыжков; подскоки; танцевальные упражнения; преодоления препятствий; упражнения на внимание; общеразвивающие упражнения.

Подобранные упражнения должны при наименьшей затрате времени обеспечить одновременное и наиболее эффективное решение нескольких задач.

Подготовительная часть, проводимая игровым способом, должна быть четко направленной на решение задач подготовки организма занимающихся к предстоящей работе. В то же время благодаря включению в игры и игровые задания целенаправленных движений и упражнений решаются задачи закрепления пройденного материала и развития качеств.

Заслуживает внимания подбор приемов управления учащимися при выполнении упражнений. Они должны быть разнообразны и эффективны. При любом способе управления учитель должен иметь возможность делать замечания, исправлять ошибки, подбадривать учеников.

Основная часть урока.

Задачами основной части урока являются:

  1. приобретение учащимися знаний, умений и навыков выполнять физические упражнения, предусмотренные планом данного урока
  2. обучение учащихся самостоятельно заниматься физическими упражнениями, формирование осанки занимающихся в процессе выполнения сложных упражнений
  3. воспитание физических качеств, способных обеспечить успешное обучение двигательным действиям и жизнедеятельность организма
  4. содействовать моральному и эстетическому воспитанию, укрепление воли занимающихся
  5. повышение уровня спортивных достижений учащихся

В основной части учитель должен обеспечить достаточно высокий уровень физической нагрузки путем достижения оптимальной интенсивности и необходимого количества повторений упражнений, доводя их до 15-20 при разучивании и 30-40 при закреплении.

Устанавливать снаряды, готовить оборудование и инвентарь рекомендуется до начала урока силами временно освобожденных от занятий и дежурных учеников.

Весь ход урока должен подчиняться образовательной направленности. В этом отношении наряду с формированием умений и навыков особую значимость приобретают теоретические сведения.

Основываясь на теоретических сведениях, учителю необходимо находить возможность в ходе каждого урока пополнять знания учащихся применительно к специфике изучаемого материала.

Каждый урок должен содействовать воспитанию физических качеств учащихся.

Непременное условие результативности основной части занятий — внимательное наблюдение учителя за правильностью выполнения учениками заданий, упражнений и их оценка.

Не опасаясь частичного снижения моторной плотности урока, педагоги должны тут же исправлять допускаемые ошибки, вносить необходимые коррективы.

Заключительная часть урока.

Заключительная часть урока используется для постепенного снижения уровня физического и эмоционального возбуждения.

Главной задачей заключительной части является подведение итогов урока.

 2. Методика проведения круговой тренировки.

Повышение эффективности и качества физического воспитания школьников находится в центре внимания педагогов. Однако в целом система физического воспитания в общеобразовательных школах все еще не отвечает современным требованиям.

Желание сделать многое за минимальный промежуток времени на деле приводит к низкому качеству учебного процесса. Поэтому в последнее время широкое применение нашли специальные формы упражнений при комплексном содержании занятий. Основная из них — так называемая круговая тренировка. Большую роль в выборе этого метода сыграло и то, что при переполненной школе — один спортивный зал. При такой загруженности моторную плотность урока помогает увеличить «круговая тренировка». «Круговая тренировка» хорошо сочетает в себе избирательно направленное и комплексное воздействия, а также строгое упорядоченное и вариативное воздействия.

Основу «круговой тренировки» составляет серийное повторение нескольких видов физических упражнений.

Важное место в «круговой тренировке» занимает дозировка нагрузки. Это представляет сложность для данного метода. Можно выбрать следующий путь определения дозировки. На первом занятии перед учащимися ставится задача выполнить максимальное для себя количество повторений за определенное время. Оптимальная нагрузка составит половину максимальных повторений. После 3-6 недель этим способом уточняем последующую дозировку. Для контроля нагрузки между сериями измеряем частоту сердечных сокращений. Этот метод позволяет учащимся самостоятельно приобретать знания, формировать физические качества. Добиться высокой работоспособности организма — одна из главнейших задач, которую решает «круговая тренировка». Для решения этой задачи самое важное — моделирование специальных комплексов, направленных на воспитание физических качеств.

Развитие физических качеств методом «круговой тренировки».

Для различных моделей физической подготовки необходимо определить конечную цель развития физических качеств на конкретном этапе обучения. Комплекс упражнений обязательно должен вписаться в запланированную часть урока с учетом физической подготовленности класса, с учетом полового состава класса, а также с учетом возраста. Таким же способом определяется объем работы и отдыха на станциях.

Необходимо строго соблюдать последовательность выполнения упражнений и переход от одной станции к другой, а также интервал между кругами при прохождении комплекса повторно.

Подбирая и составляя комплексы физических упражнений для «круговой тренировки», следует помнить, что практически ни одно физическое качество не существует в чистом виде. Поэтому взаимосвязь между силой, быстротой, выносливостью, гибкостью, ловкостью на занятиях «круговой тренировки» очень тесна.

1. Сила.

Для воспитания силы на занятиях «круговой тренировки» используются упражнения с отягощением, с сопротивлением. Часто упражнения на развитие силы применяют с малыми отягощениями, так как легко осуществляется контроль за правильностью выполнения упражнения.

При занятиях с юношами 10-11-х классов эффективно подходит работа с отягощениями околопредельного и предельного веса. Но здесь следует отметить, что максимальные усилия можно развивать в течение короткого промежутка времени.

Для развития динамической силы на станциях «круговой тренировки» упражнения должны выполняться в среднем темпе и большим повторением упражнений.

Комплексы упражнений составляются так, чтобы попеременно нагружать все главные группы мышц. При этом некоторые упражнения должны носить характер общего воздействия, другие направлены на развитие определенной группы мышц, а третьи специально связаны, например, с определенными задачами урока.

Силовая выносливость развивается при большом количестве повторений на одной станции, например: если число повторений было 15-20 раз за 30сек., то развивается сила, если же более 20-25 раз — силовая выносливость (по рекомендациям М. Шолихина). Работоспособность при выполнении силовых упражнений может быть повышена за счет их рационального распределения на станциях. В паузах часто используют упражнения на расслабления, растягивания.

2.Быстрота

Основным методом развития быстроты является многократное повторение движения с максимальной скоростью. Длительность таких упражнений определяется временем, в течение которого может быть сохранен максимальный темп. Упражнения, направленные на развитие быстроты двигательных реакций, одновременно являются хорошим средством для тренировки скорости отдельных движений. В выполнении упражнений на скорость большую роль играют мышечные напряжения. Эти упражнения относятся к скоростно-силовым. Чтобы увеличить скорость движений, необходимо развивать как мышечную силу, так и быстроту движений. Это достигается включением в «круговую тренировку» упражнений с малыми отягощениями.

Воспитание быстроты в «круговой тренировке» достигается следующими упражнениями: бег на скорость, челночный бег, выполнение упражнений с элементами спортивных игр и игрового характера, различных прыжков и т. д.

С психологической точки зрения проявление быстроты во многом зависит от мотиваций, которыми руководствуются учащиеся. Поэтому применяется соревновательный или игровой метод выполнения упражнения.

3. Ловкость

Ловкость — это способность точно управлять своими движениями в различных условиях окружающей обстановки, быстро осваивать новые движения и успешно действовать в измененных условиях.

Воспитание ловкости на станциях «круговой тренировки» связано с совершенствованием функций различных анализаторов, и в первую очередь двигательного. Эффективное воздействие на функциональное совершенствование двигательного анализатора и, следовательно, на развитие ловкости могут оказать упражнения, содержащие элементы новизны и представляющие для занимающихся определенную координационную трудность. На уроках можно выделить три этапа в воспитании ловкости. Первый этап: совершенствование пространственной точности и координации движений, при этом не имеет значения скорость, с которой выполняются упражнения. Главное — точность движений. Второй этап: пространственная точность и координация движений, которые могут осуществляться в сжатые отрезки времени. Третий этап: упражнения второго этапа, связанные с неожиданно изменяющимися условиями.

Ловкость можно воспитать по-разному:

а) Ловкость, проявляемая в упражнениях, связанных со сменой позы. Например: быстро сесть, лечь, встать, наклониться, повернуться и т.д.

б) Ловкость, проявляемая в упражнениях, которые выполняются в сложных условиях меняющейся обстановки. Например: полоса препятствий, различные лазанья, перелезания.

в) Ловкость, проявляемая в упражнениях с меняющимся сопротивлением. Например: перетягивание и упражнения типа единоборства.

г) Ловкость, проявляемая в упражнениях с манипуляцией предметов. Например: броски и ловля мяча, целевые метания, жонглирование.

д) Ловкость, проявляемая в игровых упражнениях, требующих взаимодействия и противодействия. Например: обводка предметов, перехват передачи и т. д.

Воспитывать равновесие также можно на занятиях «круговой тренировки». Упражнения могут быть следующими: прыжки, ходьба по бревну, скамейке, кувырки, перевороты и т.д.

4. Гибкость

Гибкость — это способность выполнять упражнения с наибольшей амплитудой. При сдаче тестов по физической подготовке наибольшая трудность возникает именно с тестом на гибкость, если девочки и девушки до 70% успешно сдают этот тест, то мальчики и юноши лишь 40-50%.

Упражнения на гибкость укрепляют суставы и связки, повышают эластичность мышц, что является важным фактором предупреждения травм. Для воспитания гибкости применяются упражнения с увеличением амплитуды. Систематическая работа над повышением гибкости позвоночного столба ведет к улучшению осанки, что особенно важно сейчас.

Упражнения на гибкость могут быть активные и пассивные, т.е. выполняемые самостоятельно или с помощью партнера, отягощения. Активные тоже можно разделить на упражнения с отягощением (гантели, набивные мячи), без отягощений.

5. Выносливость

Выносливость — это способность совершать работу определенной интенсивности в течение как можно большего времени, преодолевая сопротивление как внешней, так и внутренней сферы. Способность к длительной непрерывной работе умеренной мощности, в которой участвует большинство мышц двигательного аппарата, характеризует общую выносливость. При воспитании общей выносливости на этапах «круговой тренировки» важно постепенно увеличивать интенсивность физических упражнений. Общая выносливость служит базой для приобретения различных видов специальной выносливости.

Под специальной выносливостью следует понимать способность длительное время поддерживать эффективную работоспособность в определенном виде двигательной деятельности.

На станциях «круговой тренировки» можно воспитывать основные виды специальной выносливости: силовой, статической, скоростной. При развитии силовой выносливости перед учеником ставится задача добиться как можно большего числа повторений на каждой станции. При развитии статической выносливости ставится задача поддержания мышечного напряжения при отсутствии движений, для этого хорошо подходят упражнения в висах, упорах, или удержание груза. Наиболее эффективным средством для развития скоростной выносливости является спринтерский бег с постепенным увеличением длины отрезков, а также прыжковые упражнения. Работа над скоростной выносливостью на станциях «круговой тренировки» тесно связана с развитием быстроты.

Общая и специальная выносливость в упражнениях на станциях «круговой тренировки» путем постепенного увеличения времени работы за счет большего количества упражнений, выполняемых на станциях в комплексе, а затем путем увеличения ее интенсивности, повышения скорости.

 3. Круговая тренировка на уроках физической культуры.

Основная задача использования метода круговой тренировки на уроке эффективное развитие двигательных качеств в условиях ограниченного и жесткого лимита времени при строгой регламентации и индивидуальной дозировке выполняемых упражнений. На уроках физической культуры круговая форма занятий приобретает особое значение, так как позволяет большому количеству учащихся упражняться одновременно и самостоятельно, используя максимальное количество инвентаря и оборудования. При этом развитие двигательных качеств должно быть тесно связано с освоением программного материала. Поэтому, в комплексы круговой тренировки вводят физические упражнения близкие по своей структуре к умениям и навыкам того или иного раздела учебной программы. В результате выполнения данный комплекс будет способствовать совершенствованию умений и навыков, входящих в учебный материал. Обязательное условие — предварительное изучение этих упражнений самими учащимися.

Круговая тренировка приучает учащихся к самостоятельному мышлению при развитии двигательных качеств, вырабатывает алгоритм заранее запланированных двигательных действий, воспитывает собранность и организованность при выполнении упражнений. Существенным является и то, что круговая тренировка обеспечивает индивидуальный подход к каждому учащемуся, позволяет предельно эффективно использовать время.

В основе организации учеников для выполнения упражнений по круговой тренировке лежит мелкогрупповой поточный способ. Но должна быть разработана четкая методика выполнения упражнений. Поэтому круговая тренировка представляет собой организационно-методическую форму занятий физическими упражнениями, направленными в основном на комплексное развитие двигательных качеств. Одна из важнейших особенностей этой формы занятий — четкое нормирование физической нагрузки и в то же время строгая индивидуализация ее.

На уроках физической культуры одинаково важное значение придается развитию необходимых физических качеств учащихся и обучению определенным умениям и навыкам.

Правильное распределение станций позволяет специально подобранными упражнениями целенаправленно развивать физические качества и закреплять полученные на уроках умения и навыки. Упражнения на станциях варьируются, но используются только те из них, которые хорошо знакомы учащимся. Темп выполнения упражнений высокий.

Для проведения занятий по круговой тренировке составляется комплекс из 8-10 относительно несложных упражнений. Каждое из них должно воздействовать на определенные группы мышц — рук, ног, спины, брюшного пресса. Простота движений позволяет повторять их многократно. Выполнение упражнений в различном темпе и из разных исходных положений влияет на развитие определенных двигательных качеств. Объединение отдельных ациклических движений в искусственно- циклическую структуру путем серийных их повторений дает возможность комплексного развития двигательных качеств и способствует повышению общей работоспособности организма.

Последовательность прохождения станций устанавливается по кругу, прямоугольнику или квадрату; в зависимости от того, как более рационально использовать площадь зала и оборудование. Нужно стараться использовать все снаряды и подручный инвентарь, который есть в зале.

Выполняют весь комплекс за строго обусловленное время, повторяя каждое упражнение в индивидуальной для каждого дозировке.

Анализ методов круговой тренировки и обобщения опыта применения их на практике дает основание выделить экстенсивно-интервальный метод как наиболее приемлемый для школьного урока. Сущность его заключается в том, что движения выполняются в оптимальном темпе, точно, с большой амплитудой, на упражнения и на отдых планируется одинаковое время — по 30 секунд. Стандартная продолжительность работы и отдыха обеспечивает на уроке порядок, дисциплину, позволяет следить за точностью выполнения заданий.

В комплекс обычно включают 10 упражнений, на каждое тратится одна минута, значит, на весь комплекс уйдет 10 минут, его рекомендуется выполнять на 8 уроках подряд, что составит законченный цикл занятий по экстенсивно-интервальному методу круговой тренировки. Такие циклы целесообразно повторять 3-4 раза в течение года.

Размечая станции, нужно учитывать, что упражнения для одних мышц должны чередоваться с упражнениями для других, что для выполнения упражнений целесообразно использовать снаряды, находящиеся в зале, причем так, чтобы не передвигать их далеко.

В комплекс включают по два упражнения для развития мышц ног, рук и плечевого пояса, брюшного пресса, спины и два общего воздействия.

Время, планируемое на уроке для проведения «круговой тренировки», определяется из расчета всего общего времени, выделенного планом урока для проведения ОФП и СФП, исходя из задач урока и колеблется от 10 до 15 мин. «Круговая тренировка» в зависимости от количества станций укладывается в этот лимит времени при большой моторной плотности, что особенно важно на уроках физкультуры.

В зависимости от задач урока «круговую тренировку» можно планировать как в подготовительной, основной, так и в заключительной части урока.

Включение в подготовительную часть «круговой тренировки» играет роль в подготовке организма к предстоящей работе и носит характер подводящих упражнений к основной части урока.

Применение «круговой тренировки» в основной части урока связано с развитием физических качеств в условиях, когда организм еще не устал и готов выполнить работу в большем объеме и оптимальных условиях нагрузки. Комплексы, входящие в основную часть урока, носят общеразвивающий характер с силовой направленностью. В них достаточно силовых и скоростно-силовых упражнений.

В заключительной части урока комплексы «круговой тренировки» планируются реже и в основном тогда, когда плотность нагрузки на уроке недостаточна. Цель таких комплексов — совершенствование, закрепление и повторение пройденного материала основной части урока.

Все 45 минут урока занимает только первое занятие по круговой тренировке, а остальные: 10 минут — если комплекс выполняется один раз; 20 минут — если комплекс повторяется дважды и 30 минут — если комплекс повторяется три раза.

Упражнения с дозировкой в один круг целесообразно проводить в первые или последние 15 минут урока; с дозировкой в два круга — в последние 20 минут; в три круга — в последние 35 минут урока.

Метод круговой тренировки ставит перед собой задачу комплексного воспитания физических способностей при активном самостоятельном выполнении упражнений юными спортсменами и контролем за ее воздействием на системы организма.

Эффективность данного метода заключается в том, что значительно повышается плотность занятий, так как упражняются все учащиеся одновременно и в то же время самостоятельно, соразмерно своим возможностям и усилиям.

Такая форма организации имеет и большое воспитательное значение: учащиеся проходят практику проведения самостоятельных занятий, что является основой для подготовки их как инструкторов по физической культуре.

«Круговая тренировка» хорошо увязывается с программным материалом по легкой атлетике, спортивным играм, лыжной подготовке и особенно гимнастике. Эффективность концентрации нагрузки позволяет в кратчайший срок успешно развивать общую и специальную физическую подготовку.

1. Уроки гимнастики.

Именно на уроках гимнастики наиболее остро осуществляется взаимосвязь между физическими качествами и навыками. На уроках гимнастики, «круговая тренировка» является необходимой формой для сочетания воспитания физических качеств и обучения навыкам и умениям в сжатый промежуток времени. В комплексы «круговой тренировки» по программному материалу гимнастики подбираются упражнения, направленные на преимущественное развитие мышц плечевого пояса, рук, живота, спины, увеличение подвижности суставов, а также на тренировку вестибулярного аппарата. Количество упражнений в комплексе зависит от напряженности развиваемых качеств и колеблется от 10 до 15 станций.

Следует постепенно увеличивать число станций с упражнениями на силу. Особенностью гимнастической программы является то, что в ней большинство упражнений в динамических и статических упорах и висах требуют координированных силовых и волевых проявлений.

2. Уроки спортивных игр.

Основу таких уроков составляют игровые станции. В течение задания учащиеся в определенной последовательности переходят от одной станции к другой, выполняя на каждой из них игровые задания вперемежку с целевыми упражнениями, направленными на обучение, воспитание и совершенствование конкретных физических качеств.

В процессе занятий не только происходит развитие физических качеств, но и совершенствуется техника приемов игры. Предлагаемые упражнения должны подбираться так, чтобы каждое из них воздействовало на отдельные группы мышц, и было рассчитано на развитие определенных физических качеств. Для совершенствования технических приемов можно использовать комплексные упражнения, состоящие из предварительно хорошо изученных игровых элементов.

Соотношение количества станций по воспитанию физических качеств с игровыми станциями, направленными на совершенствование умений и навыков технических элементов, составляет 1:3.

3. Уроки легкой атлетики.

Специализированные комплексы «круговой тренировки» по легкой атлетике включают упражнения, способствующие развитию физических качеств: быстроты, прыгучести, скоростной силы, общей и специальной выносливости.

Направленность комплекса определяется показателями учащихся при сдаче контрольных норм, и здесь преимущественное положение должны занять упражнения, обеспечивающие всестороннюю физическую подготовку. 

4. Уроки лыжной подготовки

Интересно и разнообразно строятся уроки по лыжной подготовке методом «круговой тренировки». Все организационные вопросы надо решать в школе или во время передвижения к месту занятий. Важно умело расположить станции, учитывая при этом рельеф и конкретные задачи.

«Круговая тренировка» на учебной лыжне предусматривает: наличие участка для учебной лыжни, изучение рельефа местности и подбор станций для проведения занятий, предварительный разбор и изучение станций перед практическим занятием.

 

Литература.

1. Ашмарин Б.А. Теория и методика физического воспитания. Учебник. М.: Просвещение, 1990. 287 с.

2. Берштейн Н.А. О ловкости и ее развитии. М.: Физкультура и спорт, 1991.228 с.

3. Богданов Г.П. Уроки физической культуры в 5-7 классах: пособие для учителей/ Г.П. Богданов, Н.Ж. Булгакова, Н.Н. Власова и др.- М.: Просвещение, 1985 г.- 185 с.

4. Богданов Г.П. Уроки физической культуры в 7-8 классах средней школы./Ю.А. Барышников, Г.П. Богданов, Б. Д. Ионов,- М.: Просвещение, 1985 г.- 205 с.

5. Васильев, И.Г. Развитие мышечной силы при тренировке с различной нагрузкой / И. Г.Васильев. — JL, 1983.

6. Вильчковский Э.С. Что есть что? Еще раз о круговой тренировке.// Физкультура в школе 1971, №7.

7. Власов, В.Н. Исследование методики воспитания быстроты у школьников/ В.Н.Власов, В.П.Филин. — Теория и практики физической культуры. — №5,1986. — с. 45.

8. Гуревич, И.А. 1500 упражнений для круговой тренировки / И.А. Гуревич.- Минск: Высшая школа, 1976.- 304 с.

9. Жужиков, В.Г. Наиболее приемлемый. Об организации занятий по экстенсивно-интервальному методу круговой тренировки/ В.Г.Жужиков.- Физкультура в школе 1971, №11.

10. Захаров Е.Н. и др. Энциклопедия физической подготовки: методические основы развития физических качеств. — М.: Ленос, 1994. — 368с.

11. Курамшин Ю.Ф. Теория и методика физической культуры: Учебник.- 2-е изд., испр./ Ю.Ф. Курамшин.- М.: Советский спорт, 2004.-464 с.

12. Лукьяненко В.П. Физическая культура: основы знаний: Учебное пособие. М.: Советский спорт. 2003. 224 с.

13. Макаров А.Н. Легкая атлетика: учеб. для студентов пед. ин-тов по спец. №2114 «Физическое воспитание»/ А.Н. Макаров, П.З. Сирис и др.- М.: Просвещение, 1987 г.- 304 с.

14. Матвеев Л.П. Теория и методика физической культуры / Л.П.Матвеев.- М.: Физкультура и спорт, 1991.- 543 с.

15. Матвеев Л.П., Новиков А.Д. Теория и методика физического воспитания. Учебник для ин-тов физ. культуры. Изд 2-е. испр. и доп. (в 2-х т.).-М.: Физкультура и спорт, 1976.

16. Матвеев А.П., Петрова Т.В. Оценка качества подготовки выпускников средней (полной) школы по физической культуре. М.,

2001. 128 с.

17. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Медицина, 1988. 288 с.

18. Павлов И.Б. Гимнастика с методикой преподавания: учеб.пособие для учащихся пед. уч-щ по спец. № 1910/И.Б. Павлов, В.М. Баршай, В.Н. Ихильчук и др.- М.: Просвещение, 1985 г. — 208 с.

19. Романцов А.В. К вопросу об эффективности круговой тренировки в школьной практике. — Воронеж, 1970. — 168 с.

20. Симонов В.П. Педагогический менеджмент: Учебное пособие. М., 1997. С. 36-114.

21. Солонкин А.А. Технология применения круговой тренировки на учебных занятиях: Автореф. дисканд. пед. наук. — Смоленск: СГИФК, 2002. — 23 с.

22. Физическая культура в школе: научно-методический журнал/ Министерство образования Российской Федерации Издательство.- Школа-Пресс.- 1999 г., №2.

23. Филин В.П. Воспитание физических качеств у юных спортсменов. — М.:ФиС, 1974.-218 с.

24. Фомин Н.А., Филин В.П. Физиологическое обоснование некоторых методов спортивной тренировки // Возрастные основы физического воспитания. — М.: ФиС, 1982. — 280 с.

25. Холодов Ж.К., Кузнецов B.C. Теория и методика физического воспитания и спорта. М., 2002. С. 64-237.

26. Хомякова Т.И. Физическое воспитание и культура: Учебник для педагогических лицеев. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

27. Шарманова С.Б., Федоров А.И., Черепов Е.А. Круговая тренировка в физическом воспитании детей старшего дошкольного возраста: Учебно-методическое пособие. — М.: Советский спорт, 2004. — 120 с.

28. Шварцман А.Е. О занятиях по методу круговой тренировки в VIII классе.// Физкультура в школе,- 1971, №8.

29. Шолиг М. Круговая тренировка. — М.: Физкультура и спорт, 1980. — 354 с.

30. Шолихин М. Круговая тренировка / Пер. с нем. — М. физкультура и спорт, 1996г. 178 с.

Применение метода круговой тренировки для повышения эффективности физического воспитания и достижения тренирующего эффекта

Для повышения эффективности физического воспитания преимущество должны иметь физические упражнения, оказывающие разностороннее воздействие на организм, и выраженный тренирующий эффект. Для этого мы применяем круговую тренировку.

Для создания у детей интереса к круговой тренировке используются заранее продуманные организационно-методические приёмы. Учитывая, что в дошкольном возрасте основным видом деятельности ребёнка является игра, необходимо таким образом организовать круговую тренировку, чтобы она воспринималась детьми как часть игры.

Для дифференцированного подхода к занимающимся нужно распределить их по подгруппам в зависимости от состояния здоровья, физического развития и физической подготовленности. В каждой подгруппе находятся дети со сходными показателями. Детей различных подгрупп можно отметить каким-либо отличительным знаком или эмблемой (например, использовать нарукавные повязки или пояса разных цветов, не стесняющие движений).

При разучивании выбранного комплекса круговой тренировки рекомендуется такая последовательность действий:

  1. Разместить детей в том месте зала или площадки, откуда хорошо просматриваются все «станции» и выполняемые на них упражнения.
  2. Вызвать у детей интерес и игровую мотивацию к выполнению круговой тренировки.
  3. Выбрать одного-двух ловких, уверенных в своих возможностях детей из разных подгрупп, которые будут одновременно с объяснениями преподавателя выполнять упражнения на «станциях» с последовательным прохождением одного «круга».
  4. Преподаватель отчётливо произносит название каждой «станции», объясняет двигательное задание, а выбранные для показа дети выполняют упражнение. Преподавателю нет необходимости показывать каждое задание самому: во-первых, упражнения, включаемые в содержание круговой тренировки, должны быть предварительно освоены всеми детьми; во-вторых, применяемое оборудование и инвентарь по своим размерам обычно рассчитаны на детей, а не на взрослого; в-третьих, во время показа движений детьми преподаватель может обратить внимание занимающихся на те или иные техники, варианты выполнения двигательных заданий, подчеркнуть правила выполнения упражнений, порядок перехода на последующие «станции» и т.д.
  5. После объяснения заданий преподаватель размещает детей по «станциям» (по 3-4 человека на каждой, в зависимости от количества «станций» и детей), обращая внимание на правильное исходное положение. Лучше размещать на одной «станции» детей из одной подгруппы.
  6. По сигналу дети начинают одновременно делать упражнения, а преподаватель наблюдает за ними, даёт дополнительные словесные указания, объяснения, исправляет ошибки, добиваясь правильного выполнения двигательных заданий на всех «станциях». Рекомендуется использовать соответствующее темпу выполнения упражнений музыкальное сопровождение.
  7. На каждой «станции» должны быть плакаты с запрограммированной в них текстовой и образной графической информацией.

Регулировать нагрузку в процессе круговой тренировки можно следующими способами:

  1. Изменять продолжительность и количество повторений упражнений на «станциях», количество «станций», количество «кругов».
  2. Изменять темп выполнения упражнений.
  3. Изменять интервалы отдыха.
  4. Вводить дополнительные «станции» с облегчённой или, наоборот, более высокой нагрузкой.

Принцип организации детей на таком занятии достаточно прост: вводная и заключительная часть занятия проводится в традиционной форме, а в основной части и организуется круговая тренировка.

Выбор способа организации детей зависит от новизны, сложности и характера упражнений; от материальной оснащённости и места проведения занятия; от возраста детей и их подготовленности.

Варианты занятий с круговой тренировкой:

  1. Непрерывно-поточный вариант. Это выполнение упражнений на «станциях» без пауз отдыха. По другому мы называем – «полоса препятствий».
  2. Интервальный вариант с напряжёнными интервалами отдыха. Т.е. выраженного отдыха между «станциями» нет. Дети отдыхают в процессе перехода со «станции» на «станцию».
  3. Интервальный вариант с полными интервалами отдыха. Т.е. дети между «станциями» отдыхают 60-90 с. Мы видели такую организацию круговой тренировки на последнем метод. объединении.
  4. Всей группой. Когда по «станциям» перемещаются все вместе, всей группой.
  5. Индивидуальная работа на «станциях». Например, 18 человек – 18 «станций».
  6. Сюжетно-круговая тренировка. Она представляет собой путешествие детей по придуманному сюжету или сказке.
  7. Образно-игровая тренировка, где дети входят в образ космонавта, спортсмена, моряка.

Во всех перечисленных вариантах работа на «станциях» начинается и заканчивается по сигналу. Каждый ребёнок проходит полный круг.

Круговую тренировку можно начинать с младшей группы, не делая акцент на том, что это именно круговая тренировка. В младшей группе используем непрерывно-поточный вариант. Со средней группы можно использовать интервальные варианты. С учётом возраста и физического развития изменяем количество «станций».

Последовательность перехода от «станции» к «станции» по общепринятому порядку осуществляется против часовой стрелки.

Применение метода круговой тренировки на занятиях по физической культуре даёт возможность правильной физической нагрузки на все группы мышц, позволяет обеспечить высокую моторную плотность, развивает общую и силовую выносливость, совершенствует дыхательную и сердечнососудистую системы.

Метод круговой тренировки является одним из эффективных путей оздоровления и повышения уровня физической подготовленности детей.

Круговой метод как средство развития общей выносливости у юношей 16-17 лет на уроках физической культуры

Author Чанчиков, Родион Валерьевич
Accessioned Date 2020-09-07T09:54:30Z
Available Date 2020-09-07T09:54:30Z
Issued Date 2020
Bibliographic Citation Чанчиков, Родион Валерьевич. Круговой метод как средство развития общей выносливости у юношей 16-17 лет на уроках физической культуры [Электронный ресурс] : выпускная квалификационная работа бакалавра : 49.03.01 / Р. В. Чанчиков. — Красноярск : СФУ, 2020.
URI (for links/citations) http://elib.sfu-kras.ru/handle/2311/136192
Language ru_RU
Publisher Сибирский федеральный университет
Type Thesis
Type Bachelor Thesis
Graduate Speciality Code 49.03.01
Academic Degree or Qualification Бакалавр
Publisher Location Красноярск
GRNTI 77.29.10
Update Date 2020-09-07T09:54:30Z
Institute Институт физической культуры, спорта и туризма
Department Кафедра теории и методики спортивных дисциплин
Graduate Speciality 49. 03.01 Физическая культура
Scientific Advisor Information кандидат педагогических наук, доцент

Эффективность воздействия метода круговой тренировки на физическую подготовленность боксеров этапа начальной подготовки

Please use this identifier to cite or link to this item:
http://earchive.tpu.ru/handle/11683/40770

Title:  Эффективность воздействия метода круговой тренировки на физическую подготовленность боксеров этапа начальной подготовки
Authors:  Каштанов, Станислав Александрович
metadata.dc.contributor.advisor:  Смышляев, Алексей Викторович
Keywords:  бокс; начальный этап подготовки; круговая тренировка; метод круговой тренировки; эффективность; boxing; initial level of preparation; circuit Training; method of circular training; efficiency
Issue Date:  2017
Citation:  Каштанов С. А. Эффективность воздействия метода круговой тренировки на физическую подготовленность боксеров этапа начальной подготовки : дипломный проект / С. А. Каштанов ; Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ), Институт социально-гуманитарных технологий (ИСГТ), Кафедра физической культуры (ФК) ; науч. рук. А. В. Смышляев. — Томск, 2017.
Abstract:  Объект исследования. Учебный процесс боксеров начального уровня обучения. Предмет исследования. Методология учебной программы боксеров на уровне начальной подготовки. Цель исследования. Экспериментальное обоснование эффективности метода круговой тренировки с использованием техники Петровского В.В. [24], основанного на чередовании упражнений и отдыха, для развития физической подготовки боксеров на уровне начального обучения.
The object of study. The training process of boxers entry-level training. The subject of the study. The methodology of the training program of boxers at the level of initial training. The purpose of the study. Experimental study of the effectiveness of the method of circuit training with the use of technology Vladimir Petrovsky [24], based on the alternation of exercise and rest, to develop the physical training of boxers at the level of primary education.
URI:  http://earchive.tpu.ru/handle/11683/40770
Appears in Collections: Выпускные квалификационные работы (ВКР)

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Что такое круговая экономика?

В экономике замкнутого цикла экономическая деятельность строит и восстанавливает общее состояние системы. В концепции признается важность того, чтобы экономика работала эффективно во всех масштабах — для крупного и малого бизнеса, для организаций и отдельных лиц, как на глобальном, так и на местном уровне.

Переход к экономике замкнутого цикла — это не только корректировка, направленная на уменьшение негативного воздействия линейной экономики. Скорее, он представляет собой системный сдвиг, который обеспечивает долгосрочную устойчивость, создает деловые и экономические возможности и обеспечивает экологические и социальные выгоды.

Технико-биологические циклы

Модель различает технические и биологические циклы. Потребление происходит только в биологических циклах, когда продукты питания и материалы на биологической основе (например, хлопок или дерево) предназначены для обратной связи в системе посредством таких процессов, как компостирование и анаэробное сбраживание.Эти циклы регенерируют живые системы, такие как почва, которые обеспечивают возобновляемые ресурсы для экономики. Технические циклы восстанавливают и восстанавливают продукты, компоненты и материалы с помощью таких стратегий, как повторное использование, ремонт, восстановление или (в крайнем случае) переработка.

Истоки концепции экономики замкнутого цикла

Понятие замкнутости имеет глубокие исторические и философские корни. Идея обратной связи, циклов в реальных системах, является древней и находит отклик в различных философских школах.Он возродился в промышленно развитых странах после Второй мировой войны, когда появление компьютерных исследований нелинейных систем недвусмысленно выявило сложную, взаимосвязанную и, следовательно, непредсказуемую природу мира, в котором мы живем — больше сродни метаболизму, чем машине. . Благодаря текущим достижениям цифровые технологии могут поддержать переход к экономике замкнутого цикла за счет радикального увеличения виртуализации, дематериализации, прозрачности и интеллекта на основе обратной связи.

Научные школы круговой экономики

Модель экономики замкнутого цикла синтезирует несколько основных школ мысли.Они включают экономию функциональных услуг (экономию производительности) Уолтера Стахела; философия дизайна от Cradle to Cradle Уильяма МакДоноу и Майкла Браунгарта; биомимикрия, сформулированная Джанин Бенюс; промышленная экология Рейда Лифсета и Томаса Граеделя; естественный капитализм Амори и Хантера Ловинса и Пола Хокена; и системный подход голубой экономики, описанный Гюнтером Паули.

Все, что вы никогда не хотели знать о круговом анализе, но боялись спросить

Объем проблемы
(1) Является ли круговой анализ проблемой системной и когнитивной нейробиологии?
NK Да.Значительное количество бумаг подвержено искажениям, которые варьируются от незначительных до серьезных.
ML Термин «круговой анализ» охватывает широкий спектр ситуаций, серьезность которых варьируется от фатальной до относительно благоприятной в зависимости от ситуации и типа информации, которую ищут. Например, использование одних и тех же данных как для обучения, так и для тестирования классификатора было бы огромной проблемой, дисквалифицирующей любые последующие результаты. Однако сообщать о величине эффекта по регионам, которые выдерживают анализ множественных сравнений, менее серьезно, если анализ направлен на выявление регионов с ненулевым эффектом.Однако даже эти оценки могут быть проблематичными, если их чрезмерно истолковать читатели / рецензенты.
TN Да.
RP Да.
EV Да.
(2) Насколько широко распространены небольшие искажения и серьезные ошибки, вызванные замкнутостью в нейробиологической литературе?
NK Без повторного анализа ответ неуловим. Я предполагаю, что небольшие искажения более распространены, чем серьезные искажения, но ошибочные выводы могут привести в любом случае.
ML Большинство случаев кругового анализа, которые я видел в литературе, связаны с практикой представления оценок размера эффекта по регионам, которые выдерживают анализ множественных сравнений. Если в центре внимания анализа находится проверка нулевой гипотезы, то предоставление этих значений не обязательно проблематично. Однако о них всегда следует сообщать в соответствующем контексте, т.е.е., как post hoc оценок величины эффекта. Самым распространенным искажением, вероятно, является неправильное описание этих оценок. Это искажение может стать серьезным, если читатели / рецензенты будут слишком много читать эти оценки и переоценивать их ценность.
TN Ложные срабатывания из-за округлости минимальны; предвзятые оценки величины эффекта являются обычным явлением. Ложные срабатывания из-за устранения проблемы множественного тестирования (например, « P <0.001 нескорректированный 'и скрещивание пальцев) остаются широко распространенными.
RP Я думаю, что небольшие искажения из-за округлости довольно распространены. Я не сомневаюсь, что были серьезные ошибки из-за циркулярности, включая публикацию эмпирических результатов, которые полностью связаны с шумом, но я думаю, что это относительно редко. Я думаю, что такие серьезные проблемы, скорее всего, возникнут, когда круговые анализы сочетаются с использованием нескорректированных (или неправильно скорректированных) анализов всего мозга.
EV Небольшие искажения кажутся очень распространенными (возможно, от одной трети до половины опубликованных работ по функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) содержат некоторые такие искажения). Я думаю, что частота падает вместе с серьезностью ошибки: к счастью, крайние случаи (циклический анализ данных, выбранных с использованием неправильно скорректированной процедуры отбора, потенциально приводящий к результатам из чистого шума) встречаются нечасто. Тем не менее, для большинства результатов, полученных с использованием круговых методов, невозможно оценить, насколько велики искажения, пока эти результаты не будут повторно проанализированы с использованием объективных процедур.
Оценка размеров эффекта
(3) Являются ли круговые оценки полезными мерами величины эффекта?
NK
ML Стандартный подход к оценке величины эффекта для вокселей, которые выдерживают соответствующий порог множественных сравнений, смещен и имеет тенденцию к завышению истинного размера эффекта. В определенных ситуациях (например,g., когда величина эффекта велика и / или дисперсия мала), это смещение может быть небольшим, и оценка по-прежнему может предоставить полезную информацию. В качестве общего принципа использование оценки с некоторым смещением обычно приемлемо, если оно уменьшает дисперсию по сравнению с другими возможными оценками. Однако в этом случае я считаю, что доступны более объективные оценки, которые предпочтительнее (см. Вопрос 6).
TN Нет. Однако смещение в оценке величины эффекта является переменной и уменьшается до нуля с увеличением истинной величины эффекта (т.е.е., увеличение отношения величины эффекта к s.d.).
RP Круговые оценки обычно завышают предполагаемую величину эффекта по сравнению с некруговым анализом. Таким образом, я не верю, что круговые оценки являются достоверными показателями величины эффекта.
EV Нет — они раздуты до неизвестной степени и поэтому бессмысленны для вывода.
(4) Следует ли в документах представлять круговые оценки величины эффекта, и если да, то как?
NK No.
ML Если целью исследования является оценка величины эффекта, то использование круговых оценок не подходит, и предпочтительнее некруглый анализ. Если целью является проверка гипотез, я не вижу внутренней проблемы в их представлении, если они помещены в соответствующий контекст. Тем не менее, я не уверен, насколько они значимы сами по себе, и я бы призвал читателей не переоценивать их ценность. В общем, может быть полезно представить любую оценку размера эффекта в виде доверительных интервалов, чтобы читатели могли сами увидеть, насколько неопределенность связана с точечной оценкой.
TN Да, если это хорошо описано как циклическое, и обнаружение самого эффекта было основано на действующей процедуре вывода.
RP Как правило, их не следует представлять, если они не сопровождаются параллельными оценками размеров некруглого эффекта (Poldrack and Mumford, 2009). Однако, если исследователь настаивает на представлении круговых оценок величины эффекта, тогда они должны быть представлены с четким предупреждением, что они были оценены круговым способом.
EV Нет. Поскольку круговые оценки могут только вводить в заблуждение, нет веских причин для их представления. Тем не менее, если по какой-либо причине представлены круговые оценки, они должны сопровождаться отказом от ответственности, чтобы предупредить читателей о том, что они смотрят на непонятное число.
(5) Важны / полезны ли оценки размера эффекта для исследований в области нейробиологии и почему?
NK Да, количественная оценка является ключевым элементом всех наук. Сама по себе проверка гипотез (A> 0? A> B?) Приводит к скудной картине данных и потере научного понимания. Это также затрудняет сопоставление результатов нескольких исследований и оценку релевантности продемонстрированных взаимосвязей для практических приложений (например, диагностической мощности данной парадигмы фМРТ).
ML Большинство исследований нейровизуализации до настоящего времени были сосредоточены на проверке нулевой гипотезы, и сравнительно мало внимания уделялось оценке величины эффекта.Изменится ли это в будущем, я оставлю на обсуждение других. Однако даже в рамках нулевой гипотезы эти оценки полезны. Например, точные оценки размера эффекта требуются для выполнения анализа мощности, который, в свою очередь, используется для определения подходящего размера выборки для будущих экспериментов. Использование предвзятых оценок величины эффекта в конечном итоге приведет к недостаточной мощности исследований, которые могут иметь серьезные разветвления.
TN Зависит от вопроса.Жизнь слишком коротка, а бюджет исследований слишком ограничен, чтобы требовать двойных экспериментов, n испытуемых, чтобы сделать вывод о местоположении эффекта, еще n испытуемых, чтобы получить объективные оценки размера эффекта (следует отметить, что разделение данных из n субъектов не дает двух независимых наборов данных). Следовательно, исследователь должен выбрать, следует ли сделать вывод о местоположении эффекта или оценить размер эффекта, предполагая известное местоположение.
RP Я думаю, что оценка размера эффекта может быть полезна в некоторых обстоятельствах.Когда мы сообщаем наши данные, мы обычно хотим сообщить информацию о силе эффекта, чтобы дать представление о его важности. Например, нас больше впечатлит открытие, что активность в определенном регионе предсказывает 20% дисперсии психологической черты, чем если бы она предсказывала 1%. Тем не менее, я не думаю, что у нас есть действительно хорошее представление о том, насколько большим должен быть эффект, чтобы считаться «важным» в нейровизуализации.
EV Да, очень.Проверка нулевой гипотезы недостаточна для большинства целей нейробиологии, потому что она может указывать только на то, что область мозга вовлечена в некоторой ненулевой степени в некоторый контраст задачи. Это, вероятно, верно для большинства комбинаций контрастов задач и областей мозга при измерении с достаточной мощностью. Чтобы определить, как мозг производит познание и поведение, когнитивная нейробиология должна ответить на такие вопросы, как: «какая область наиболее ответственна за эту когнитивную функцию» или «в какой когнитивной функции эта область наиболее задействована» и т. Д.Эти вопросы требуют оценки величины эффекта и сравнения их по регионам и задачам.
(6) Как лучше всего оценить величину эффекта по данным визуализации?
NK Если нейробиологический вопрос требует выбора подмножества данных (например, области интереса (ROI) в головном мозге), то процесс выбора не должен искажать оценку эффекта. Мы можем либо показать, что статистика эффекта по своей сути не зависит от процесса отбора и, следовательно, не зависит от выбора (например,g., определение ROI по анатомическому или другому статистически независимому критерию), или мы можем использовать независимые данные (т. е. повторения одних и тех же экспериментальных условий) для оценки эффекта для выбранного подмножества данных.
ML Существует несколько способов точно оценить величину эффекта. Например, это может быть выполнено с использованием анатомически определенных областей интереса или с использованием различных форм перекрестной проверки. В предыдущей работе мы предложили метод, который выбирает вокселы на основе того, показывают ли они значительные индивидуальные различия в популяции (Lindquist et al , 2009), и метод, основанный на использовании многоуровневой модели байесовской смеси (Lindquist and Gelman, 2009).Разработка методологии точной оценки величины эффекта обещает стать областью активных исследований в будущем.
TN Предположите известное местоположение и ROI для эффекта, усредните данные в пределах этого ROI и сделайте одномерный вывод по этим данным.
RP Использование независимых / некруглых подходов. Разумные подходы включают использование заранее заданных анатомических областей интереса, независимых сканирований с помощью локализатора, методов разделения половин или перекрестной проверки.Также может быть разумным использовать регионы, идентифицированные по одному контрасту в факторном плане, для оценки эффекта ортогонального контраста, при условии, что подтверждено, что эффективные регрессоры, определяемые контрастами, действительно ортогональны (что может потерпеть неудачу для некоторого быстрого события. связанные конструкции; Kriegeskorte et al , 2009).
EV Величину эффекта следует оценивать с использованием объективных независимых данных. При рассмотрении априорно определенных областей это может быть выполнено с помощью независимых функциональных или анатомических локализаторов; если ROI не известны a priori , независимость может быть достигнута путем разделения набора данных и использования различных методов перекрестной проверки.
(7) Что делает наборы данных независимыми? Требуются ли разные наборы предметов?
NK Утверждение «наборы данных A и B независимы» требует уточнения: что является независимым между наборами данных?
(1)… шум измерения внутри объекта (требующий разных наборов прогонов)?
(2)… различия между предметами (требуются разные предметы)?
(3)… все?
Нам никогда не нужен вид (3): полная независимость означала бы отсутствие репликации истинных эффектов между наборами данных.Иногда нам нужна независимость вида (2): для обобщения вывода случайных эффектов на популяцию. Нам всегда нужна независимость вида (1): для независимой подгонки и тестирования моделей с одним предметом (например, определения рентабельности инвестиций для конкретного предмета, т. Е. Двоичного взвешивания и / или обучения классификатора паттернов, т. Е. Непрерывного взвешивания).
ML Это зависит от того, на какой вопрос вы хотите ответить. Если вас интересует вывод населения (или прогноз по будущим предметам), то требуется разделение данных по предметам для обеспечения независимых наборов данных.Если, однако, вас интересует вывод (или предсказание) одного предмета, тогда будет достаточно разделения внутри этого предмета. Проблема определения независимости в групповой обстановке интересна отчасти потому, что статистики редко проводят разбиение по типу тестового обучения, а нестатистики редко беспокоятся о случайных эффектах. Здесь нам нужно подумать и о том, и о другом.
TN Только наборы данных, собранные по отдельным лицам, могут быть независимыми. Разделение данных человека (например,g., использование прогона 1 и прогона 2 для создания двух наборов данных) не дает независимости на уровне группы, поскольку истинный случайный эффект каждого субъекта будет коррелировать наборы данных. Одно исключение — когда нулевая гипотеза верна, поскольку нет случайных эффектов для корреляции пар. Другое исключение — анализ фиксированных эффектов, поскольку случайные эффекты не вызывают проблем.
RP Я думаю, что для группового анализа для независимости обычно требуются разные субъекты, хотя подходы перекрестной проверки, такие как «исключить одного субъекта», означают, что нет необходимости запускать совершенно другую группу.Я думаю, что имитационный анализ, в котором нулевая гипотеза подтверждается (например, путем случайного перестановки переменной результата между субъектами в корреляционном анализе), является хорошим способом оценки достоверности любого предложенного анализа.
EV Это зависит от выводов, которые нужно сделать на групповом уровне. Чтобы утверждать, что эффект существует в определенной анатомической области в популяции («координаты Талаираха ( x , y , z ) активируются в ответ на ошибку предсказания вознаграждения»), необходимо подтвердить с независимыми субъектами.Напротив, чтобы утверждать, что рентабельность инвестиций, зависящая от предмета, содержит определенный эффект для всей популяции (« предметно-зависимые FFA реагируют больше на лица, чем на тела »), нужно только подтвердить независимыми данными от тех же испытуемых: сигнал от Независимо определенный регион можно сравнить на уровне группы с использованием стандартной одномерной статистики.
За пределами размеров эффекта: другие применения независимого выборочного анализа
(8) Какую информацию можно почерпнуть из данных, выбранных для определенного эффекта?
NK Информация не зависит от критерия выбора.Однако нетривиально оценить, какие аспекты данных тонко связаны с критерием выбора, а какие — строго независимы от него.
ML Это зависит от того, как были выбраны данные. В рамках проверки гипотез можно утверждать, что с учетом предположений эти области мозга демонстрируют ненулевой эффект. Следует сопротивляться искушению попытаться извлечь гораздо больше информации, чем это.
TN Если эффект, используемый для выбора, почти статистически не зависит от тестируемого эффекта (например,g., основной эффект и взаимодействие) ограничений нет, так как проблема округлости будет сведена к минимуму. Полностью зависимый выбор (например, выбор вокселя с пиковым значением t ) важен для визуализации данных, чтобы гарантировать, что результат не связан с выбросами.
RP Эти данные не могут сообщить нам о силе эффекта, но мы можем получить общую информацию о природе эффекта и степени, в которой предположения статистического анализа могут быть нарушены.
EV Только информация, не зависящая от выбранного эффекта. Рассмотрим данные, выбранные для (A + B)> 0. Эти данные нельзя использовать для оценки величины эффекта A + B, потому что полученная мера будет завышена и смещена. Эти данные также нельзя использовать для оценки дисперсии или остатков (или ошибки модели) вокруг эффекта A + B, потому что измеренная дисперсия будет смещена в сторону меньшего значения. Однако эти данные можно использовать для оценки независимых эффектов; например, контраст A-B часто в значительной степени независим (учитывая сбалансированную матрицу дизайна, но необходимо обращать внимание на то, чтобы внешне ортогональные векторы контраста действительно были независимыми).
(9) Полезны ли визуализации независимых данных для иллюстрации утверждений статьи?
NK Они, безусловно, помогают «рассказать историю» — важной части научного общения. С этой целью, однако, вполне законно включать участки, созданные вручную. Если сюжет утверждает, что представляет собой эмпирическое свидетельство, свидетельство не должно искажаться. Независимый отбор будет иметь тенденцию «очищаться», давая нам как представление о данных, так и четкую иллюстрацию нашей гипотезы.Однако выбор сродни морфингу между графиком на основе данных, показывающим фактические результаты, и нарисованным от руки графиком, иллюстрирующим гипотезу. Хотя каждый из этих двух полезен в чистом виде, их объединение вводит в заблуждение.
ML Я не решаюсь рекомендовать меньше визуализаций, поскольку они имеют решающее значение как для диагностики модели, так и для представления результатов. Визуализация независимых данных может помочь определить, влияют ли выбросы на оценку. Однако они также могут заставить читателей поверить в то, что эффект сильнее, чем на самом деле.Таким образом, полезно явно указать, что график предназначен для диагностических целей, и предупредить о том, чтобы не переоценивать силу взаимосвязи. В общем, всегда делайте визуализации как часть вашего анализа, но тщательно обдумывайте, какие из них включить в свою статью и как их представить.
TN Да, для специалистов в области нейровизуализации такая визуализация данных имеет решающее значение. Для неспециализированных (т. Е. Не связанных с визуализацией) журналов их, возможно, следует отнести к дополнительным материалам.
RP В некоторых случаях да. Например, может быть трудно интерпретировать значимое взаимодействие в 2 × 3 ANOVA (дисперсионный анализ) без визуализации конкретного паттерна, определяющего результат. Кроме того, я думаю, что независимые диаграммы рассеяния всегда должны визуализироваться (хотя и не представлены в документе) для корреляционного анализа, чтобы оценить наличие выбросов. Неспособность увидеть какие-либо очевидные выбросы не гарантирует правильности результата, но наличие выбросов должно привести к дополнительному анализу, чтобы гарантировать, что результат не зависит от одного наблюдения (что слишком часто происходит с корреляциями фМРТ).
EV Иногда. Однако визуализация независимых данных не более полезна, чем нарисованные вручную иллюстрации интересующих эффектов. Более того, визуализация независимых данных более вводит в заблуждение, поскольку кажется, что они имеют выводной вес, а в то время как они не имеют никакого значения, это усугубляется, когда независимые данные наносятся на график с показателями дисперсии или ошибки.
(10) Следует ли отказываться от исследования данных в пользу достоверных подтверждающих анализов?
NK Нет, исследование данных имеет важное значение для научных открытий.Цикл исследования и подтверждения можно замкнуть в рамках одного исследования, используя независимые повторения эксперимента. Центральные утверждения статьи должны быть подтверждены достоверным подтверждающим анализом. Можно также описать дополнительные неподтвержденные исследовательские результаты, но следует четко указать, что они нуждаются в подтверждении в будущем. Работы, в которых представлены только неподтвержденные исследовательские результаты, не одобряются. Неподтвержденные результаты никогда не следует цитировать без предупреждения, что они еще не подтверждены.
ML Нет. Я не считаю, что эти типы анализа напрямую конкурируют друг с другом. Для обоих есть место, особенно в новой области, такой как нейровизуализация. Важно то, что четко указано, получен ли результат путем исследования данных или подтверждающего анализа.
TN Нет, они оба необходимы. Исследовательский анализ данных (EDA) необходим, чтобы гарантировать, что данные соответствуют предположениям о распределении модели (в частности, не подвержены выбросам), а противодействие EDA приводит к использованию программного обеспечения и инструментов анализа в виде черного ящика.Если вы не можете доверять исследователю, который будет придерживаться своей гипотезы a priori , можете ли вы даже поверить, что их результаты — это не все программы Photoshop?
RP Наше понимание функции мозга остается невероятно грубым, и ограничение исследований текущим набором моделей и методов фактически гарантирует научную неудачу. Таким образом, исследование новых подходов имеет решающее значение, но результаты должны быть подтверждены с использованием новых выборок и конвергентных методов. Например, в литературе по фМРТ в состоянии покоя ранние результаты, полученные с использованием исследовательских методов, были подтверждены в последующих исследованиях с использованием различных методов анализа.Если бы эта область настаивала на едином подходе к анализу фМРТ (например, с использованием фМРТ на основе задач с общей линейной моделью), ценные выводы из этой работы были бы упущены.
EV Абсолютно нет — исследование данных жизненно важно для науки. Однако его следует рассматривать и представлять как исследование: если поисковый анализ предполагает новый эффект или явление, он должен быть подтвержден независимым подтверждающим анализом, прежде чем рассматриваться как установленный результат (т.д., цитируются, включаются в метаанализ и т. д.) Без независимой проверки результаты исследовательского анализа следует рассматривать как хорошо аргументированные предположения.
(11) Является ли подтверждающий анализ более безопасным с точки зрения нейробиологических выводов, чем исследовательский?
NK Исследовательский подход более склонен к смещению выборки: чем больше мы исследуем, тем больше шансов найти что-то в шуме.Однако подтверждающий подход более склонен к ошибочной спецификации модели: чем больше мы предполагаем, тем больше вероятность того, что наши выводы будут основаны на песке.
ML Все зависит от того, какой вывод вы хотите сделать. Если цель исследования — проверить определенную нулевую гипотезу с определенной частотой ложноположительных результатов, то более безопасным является подтверждающий анализ. В конце концов, подтверждающий и исследовательский анализы позволяют по-разному взглянуть на данные.Важно понимать, что выводы, которые можно сделать, различны, и результаты должны интерпретироваться в их собственном контексте.
TN Конечно; EDA не предлагает никаких выводов.
RP Это зависит от того, от какого риска защищается. Что касается риска ложных срабатываний, я думаю, что подтверждающие анализы, вероятно, более безопасны. Однако, что касается более общего риска неправильного понимания того, как работает мозг, подтверждающий анализ может быть более рискованным, поскольку он смещает нас в сторону очень небольшой части пространства гипотез.
EV У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны. Подтверждающий анализ не учитывает новые эффекты и гипотезы, тогда как исследовательский анализ подвержен ложным колебаниям данных. Оба необходимы для научного прогресса. Однако, несмотря на то, что он работает в рамках проверки нулевой гипотезы, подтверждающий анализ обеспечивает единственную законную основу для вывода.
(12) Что делает анализ картирования всего мозга достоверным? Что составляет достаточную настройку для множественного тестирования?
NK Анализ всего мозга исследует пространство мозга: мы можем открывать новые функциональные области.В этой области были разработаны мощные методы, которые исследуют весь мозг и подтверждают результат с помощью единого набора данных. Эти методы учитывают несколько тестов, выполняемых в разных местах. Они действительны, когда уровень ошибок по семейным обстоятельствам (FWE) или уровень ложных обнаружений (FDR) составляет ≤5%. Нескорректированный порог P <0,001 обычно не обеспечивает этого. Методы перестановки могут помочь уменьшить допущения или оценить фактическую частоту ошибок данного метода (таким образом, проверяя его предположения).
ML При выполнении стандартного анализа всего мозга с отдельными проверками гипотез для каждого вокселя исследователи всегда должны использовать соответствующие поправки для множественных сравнений.К ним относятся методы, которые контролируют либо FWE, либо частоту ложного обнаружения. Кроме того, важно, чтобы способ внесения исправлений был явно указан в статье, поскольку это поможет читателю интерпретировать результаты.
TN Контроль риска ложноположительных результатов FWE или FDR по априори определенной маске анализа с использованием априори определенной статистики (например, логический вывод по вокселям или кластерам).
RP Я доволен использованием любого метода, который был разработан для управления FWE или FDR. Я считаю непараметрические подходы (Nichols and Holmes, 2002) наиболее привлекательными, поскольку они основаны на минимальном количестве допущений; они требуют больших вычислительных ресурсов, но увеличение вычислительной мощности сделало их доступными почти для всех исследователей.
EV Хотя P <0,05 - всего лишь условность, это полезное соглашение, которое помогало науке развиваться в течение последних 80 лет, поэтому я думаю, что его следует поддерживать, пока у нас не будет обоснованной альтернативы.Между тем, я считаю, что анализ всего мозга действителен, если он корректируется так, чтобы FWE оставался ниже 5%. К сожалению, такие исправления иногда описываются загадочно, используются неправильно и значительно снижают мощность нейровизуализационного анализа. Чтобы избежать этих проблем, я считаю, что тестирование конкретных нейроанатомических гипотез (с использованием функционально или анатомически определенных областей интереса) обычно предпочтительнее исследовательского анализа всего мозга.
(13) Какой мощности должен быть полезен анализ картирования мозга?
NK Анализ картирования мозга (или любой другой тест) настолько же полезен, насколько и эффективен (при условии, что его специфичность контролируется на уровне 5% ложных срабатываний).Более низкая мощность имеет три отрицательных эффекта: (1) по определению: меньшая вероятность найти что-то, учитывая, что оно есть, (2) меньшая информация о наличии или отсутствии эффекта (при 5% мощности информация не получена вообще), и (3) меньшая вероятность истинного эффекта при положительном результате (для любой данной априорной вероятности эффекта) и, таким образом, большая доля ложноположительных результатов в литературе из-за предвзятости публикации в отношении положительных результатов.
ML Трудно дать точную нижнюю границу мощности в 100 словах, поскольку это в конечном итоге зависит от цели исследования.Возможно, лучший ответ — «как можно больше»… Нейровизуализационные исследования, как правило, недостаточно эффективны, поскольку сканирование объектов требует больших затрат времени и средств. Недостаточные исследования могут привести к увеличению числа ложноотрицательных результатов, а также к большей вариабельности в оценке величины эффекта. Следовательно, в исследованиях с небольшим размером выборки большие размеры эффекта могут просто отражать влияние случайной вариации (Lindquist and Gelman, 2009).
TN Вероятность обнаружения одного или нескольких истинно-положительных вокселей (или кластеров) должна составлять 80% или выше.Легко сказать, но такую ​​мощность практически невозможно рассчитать из-за множества возможных конфигураций альтернативных гипотез.
RP Достаточно мощности, чтобы найти интересный эффект, поэтому возникает вопрос, насколько большим должен быть эффект, чтобы быть «интересным» (на который я не думаю, что у нас есть хороший ответ).
EV Картирование мозга с низким энергопотреблением рисует обманчивую картину нейронной функции. Маломощные исследования, как правило, выявляют несколько точечных участков, даже если основной эффект распространяется на многие большие области; они усиливают неблагоприятные последствия предвзятости публикации; и они дают большие искажения в сочетании с круговыми оценками величины эффекта.Стоит стремиться к ~ 80% статистической мощности. Такой статистической мощности легче достичь при проверке конкретных нейронных гипотез, чем при проведении исследовательского анализа всего мозга.
Руководство для публикации
(14) При каких обстоятельствах независимый выборочный анализ приемлем для научной публикации?
NK Скажем «никогда» и сделаем важный шаг к тому, чтобы наша область исследований оставалась прочно обоснованной в эмпирической реальности.Если есть аспекты результатов, которые явно не зависят от процесса выбора, эти аспекты могут быть представлены изолированно (что делает выборочный анализ независимым). Если независимых аспектов нет, то результаты бесполезны. Если выделить независимые аспекты сложно, данные почти всегда можно разделить или воспроизвести. Могут быть сделаны исключения, если стоимость превышает выгоду от принятия этих мер, центральные претензии не рассматриваются, а анализ четко обозначен как циркулярный.
ML Это в конечном итоге зависит от цели и задач вашего исследования. При обучении классификатора мне было бы трудно найти ситуацию, в которой это приемлемо. То же самое верно, когда цель состоит в том, чтобы получить точную оценку размера эффекта. Я считаю, что при выполнении проверки нулевой гипотезы допустимо указывать размер эффекта при условии, что предоставлены соответствующие рекомендации по интерпретации значения. Однако важно, чтобы читателей не поощряли преувеличивать важность или значение представленных оценок.
TN Круговой вывод никогда не приемлем, но отчет о размерах кругового эффекта и построение независимых данных могут служить полезным целям, если четко обозначены как таковые.
RP В качестве основного вывода статьи я считаю независимый анализ неприемлемым. Если они представлены в поддержку определенной интерпретации результатов, я думаю, что они потенциально приемлемы, если четко обозначены как независимые.
EV Я думаю, что независимый выборочный анализ никогда не будет информативным, потому что он будет предвзятым до неизвестной степени.Однако, если есть исключительная причина для включения такого предвзятого анализа в статью, он должен быть четко обозначен как независимый и представлен с оговоркой, что предвзятый результат с логической точки зрения бессмыслен.

Круговой метод чистки зубов: что это такое и как он изменил здоровье моих пациентов

Когда я начал заниматься гигиеной зубов, это был 1976 год — до OSHA, масок, перчаток и халатов. Белые фуражки и голые руки были стандартной формой. Мягкая нейлоновая щетина была представлена ​​как самая современная зубная щетка.Щетина толщиной 0,007 мил позволила сконцентрироваться на краях десны, где скапливается большая часть налета.

До того, как я вернулся в школу для получения степени бакалавра, я работал полный рабочий день, пять дней в неделю, восемь-девять часов в день, а пациент — каждый час. (Идеально, правда?) Я постоянно замечал недомогания: ангины, грипп и «простуду месяца», как я это называл. Я был убежден, что, если я смогу уменьшить количество налета вокруг зубов пациента, это значительно снизит передачу вируса простуды и гриппа.Это также уменьшит запах в вагонах метро и сделает путешествие по Нью-Йорку намного приятнее.

Я заметил, что несколько пациентов, которым я рекомендовал эту технику, которую я назвал «Круговой метод чистки», вернулись на следующем приеме для повторного осмотра, почти без зубного камня и с минимальным воспалением десен, кровотечением и зубным налетом.

Именно тогда я понял, что должен следить за своими пациентами и записывать эффекты. У меня была гипотеза, что уменьшение накопления бактериальных и вирусных бляшек на краю десны снижает уровень бактерий и вирусов, которые передаются орально-множественным путем.(1) Интересно, что сегодняшнее исследование включает передачу бактериального / вирусного материала непосредственно в кровоток через воспаленную ткань десны.

Я благодарен за создание OSHA для обеспечения безопасности поставщиков медицинских услуг. Интересно, что, возможно, если бы OSHA была установлена ​​раньше, у меня не было бы острой потребности в уменьшении маргинального бактериального налета. Я действительно узнал, что ежечасное сосание соленых фисташковых орехов помогает предотвратить и облегчить острый фарингит.Гораздо лучше было позволить соли убить бактерии, чем постоянно принимать эритромицин.

Мне посоветовали снять фильм, чтобы задокументировать мою гипотезу, поскольку до завершения исследования оставалось пять лет. Вы можете посмотреть их ниже. Все это время я работал неполный рабочий день и ходил в школу неполный рабочий день. Как председатель комитета по рекламе Первого окружного общества гигиены зубов Нью-Йорка я посвятил фильм этой организации. Я нашел две должности с частичной занятостью, чтобы приспособиться к школьному расписанию.Я не знала, в какой офис я получу пять лет, необходимые для учебы.

Каждый пациент был оценен в соответствии с потребностями с использованием индексов десен и камня. (2) Всем с зернистым воспалением десен и начинающейся рецессией был назначен круговой метод. Все остальные сохранили свой текущий распорядок домашнего ухода. Я наблюдала за 600 пациентами в течение пяти лет в двух офисах.

Наблюдения были самыми захватывающими.

Я начал замечать изменения сразу после первого отзыва.Самым поразительным и заметным изменением был внешний вид моих пациентов — эффект губной помады. Это была самая неожиданная и заметная разница. Я действительно ожидал, что более тщательная чистка приведет к уменьшению воспаления десен и их отложений.

Что такое круговой метод?

Поместите зубную щетку с мягкой щетиной, электронную или ручную, на десну над зубом перпендикулярно, не наклоняя ее, и вращая ее небольшими круговыми движениями, покрывая края десны и зубы.С помощью щетки десны очищаются бороздки, недоступные для нити. Слегка надавив на щетину, можно удалить налет. Хронический гингивит вылечит следующим отзывом. Круговое движение позволяет щетине очищать участки сложной анатомии без дополнительного истирания. Зубы не плоские, тонкие, как бумага, или штакетник, и есть очень много участков, которые нужно очистить. Если поддерживать чистоту и здоровье десен, зубы тоже остаются здоровыми. Это упростит повторный прием для пациента и гигиениста.Я ужасен и заставляю своих пациентов демонстрировать технику, чтобы убедиться, что они понимают разницу в движении и фокусировке. У некоторых это получается сразу, некоторым нужна помощь, чтобы почувствовать движение. Если есть мышечная память, они смогут это сделать, не задумываясь. Многие считают, что это нелогично, и опасаются, что если почистить десны, у них начнется кровотечение. В первой части фильма ниже демонстрируется круговой метод чистки.

Этот метод отличается от метода доктора Фонса (3) тем, что фокус кисти сосредоточен на краях десен каждой дуги.Доктор Фоунс посоветовал детям чистить все зубы сразу, так как подвижность ребенка ограничена, а не концентрировать небольшие круговые движения на верхнем крае десны, а не на нижнем крае десны. В то время зубная щетка была сделана из волос Бура, которые были полыми, заостренными, жесткими и острыми. Сегодняшняя зубная щетка сделана из нейлоновых нитей с закругленными концами, что открывает широкий спектр возможностей для лучшего ухода. Более мягкая нейлоновая зубная щетка хорошо подходит для питания от батарей и для широкого использования, и здоровье населения значительно улучшилось.

Другие улучшения десен в исследовании включали:

Расщепление десен: Когда я закончил школу в конце 1970-х, не было известной причины расщепления десен. Прикрепление высокой уздечки, натягивающее край десны, могло иметь похожий вид. Однако расщелина была признаком активного пародонтита и активной рецессии. Расщелина была устранена у пациентов с помощью кругового метода, направленного на зубодесневые края.

Абразия дентина и рецессия десны остановлены и поддерживаются.

Простуда и передача гриппа значительно снизились.

Чистка щеткой и круговой метод сегодня

Прошло 30 лет с момента завершения моего пятилетнего двойного слепого исследования кругового метода чистки. Путешествие, процесс и выводы были воодушевляющими.

Сегодня я все еще вижу расщелины и ссадины. Пациенту рекомендуют использовать звуковую и вращающуюся щетку, поместив щетку на поверхность зуба и перемещая ее вдоль зубов в дуге, не касаясь десны, оставляя борозду заполненной зубным налетом, продолжая процесс рецессии пародонта.После того, как я объяснил пациентам способность зубной щетки касаться края десны, области расщелины округляются, а краевое зернистое воспаление утихает к следующему отзыву.

Использование звуковой зубной щетки или вращающихся щеток, направление размещения по краю десны, а не по поверхности зуба, и перемещение его небольшими медленными круговыми движениями дает улучшенные преимущества, включая нарушение биопленки и удаление налета, устранение воспаления и уменьшение кариеса. , неприятный запах изо рта, простуда и передача гриппа.

Хорошо известно, что воспаление может позволить различным заболеваниям напрямую попадать в кровоток (4). В начале моей карьеры угроза бактериального эндокардита была заметной и ассоциировалась с стоматологическими осмотрами и профилактикой. (5) Если это может произойти во время простой чистки, почему этого не может произойти при хорошей чистке зубов и небольшом кровотечении из десен? Каждый день новые исследования показали, что воспаление десен может вызвать образование бляшек и их попадание в кровоток, образуя бляшки в стенках артерий, вызывая сердечные заболевания.(6) Возможно, это связано с болезнью Альцгеймера и другими заболеваниями. (7)

Мне всегда приятно видеть новых пациентов, особенно их привычки чистить зубы. Некоторые используют круговой метод, некоторые — электронную зубную щетку, но большинство по-прежнему боятся прикоснуться к десне зубной щеткой. Наиболее заметные проблемы с деснами, которые я вижу, — это краевое воспаление, кровотечение, зернистость десны и опухшие воспаленные сосочки. Пациенты неизбежно используют методы чистки по методу Rolling Stroke или Стиллмана / модифицированного Стиллмана, но на самом деле используют технику скраба.Эти методы не сосредотачиваются на краях десны, что означает, что зубной налет там остается нетронутым. Часто пациенты, у которых наблюдается небольшое кровотечение при чистке зубов, избегают чистки краев десен, что также способствует воспалению десен. Однако, как только я переключаю их на мягкую зубную щетку и демонстрирую метод, они видят разницу, и в отзывах обычно нет воспалений.

Электронные зубные щетки все еще нуждаются в хорошей технике чистки.Со своими пациентами я заметил, что установка на зуб и простое перемещение звуковой щетки по дуге не достигаются межпроксимально, хотя аэрация убивает некоторые анаэробы, зубной налет не имеет толщины в один слой и не смещает зубной налет в борозде. Если зубодесневой край не задействован, зубной налет будет продолжать развиваться, вызывая хроническое воспаление десны, рецессию и расщелину. Есть области, недоступные для нити. Мягкая зубная щетка, будь то звуковая, вращающаяся или ручная, должна иметь возможность дотрагиваться до области борозды, чтобы предотвратить заболевание.Все щетки имеют удобные ручки, и ими можно манипулировать, чтобы сместить и удалить зубной налет, разрушить биопленку и аэрировать десневую борозду. Я убежден, что возможность аэрировать борозду — это хорошее прибавление к здоровью десен.

Несмотря на технику пользователя, я заметил замечательные изменения в состоянии здоровья моих пациентов. Однако, проявив некоторую осторожность со стороны пользователя, я удивлен способностью этой новой технологии изменить форму стоматологических осмотров и стоматологической помощи.

Список литературы

  1. Лоуренс А. Круговой метод чистки щеткой. Сайт обследования зубов. https://toothsurvey.webs.com/.
  2. Спольский. Эпидемиология заболеваний десен и пародонта. В: Glickman I, Carranza F. Клиническая пародонтология Гликмана . 7 изд. W.B. Saunders Co; 1990: 324-325.
  3. Лакшми Д. Техника чистки зубов. Сайт SlideShare. https://www.slideshare.net/lakshmi01071994/brushing-techniques-70870057. Опубликовано 10 января 2017 г.
  4. Зауэр А. Как болезнь десен может привести к развитию болезни Альцгеймера. Сайт Alzheimers.net. https://www.alzheimers.net/gum-disease-could-lead-to-the-development-of-alzheimers/. Опубликовано 7 февраля 2018 г.
  5. Виндл М. Режимы антибиотикопрофилактики при эндокардите. Сайт Medscape. https://emedicine.medscape.com/article/1672902-overview/. Обновлено 5 февраля 2018 г.
  6. Gregg RH. Удивительная связь между заболеваниями пародонта и здоровьем сердца: что нужно знать стоматологам.Сайт DentistryIQ. https://www.dentistryiq.com/clinical/article/16366436/the-surprising-link-between-periodontal-disease-and-heart-health-what-dental-professionals-need-to-know. Опубликовано 30 января 2017 г.
  7. Ли Х, Кольтвеот К.М., Тронстад Л., Олсен И. Системные заболевания, вызванные инфекциями полости рта. Clin Microbiol Ред. . 2000; 13 (4): 547-558.

Одри Лоуренс Розенберг, BS, RDH, прошла обучение в стоматологической школе Северо-Западного университета. Она написала The Tooth Survival Book , публикацию ADA 1976 года, которая печаталась более 10 лет.Она стала представителем штата Нью-Йорк и помогла реформировать правила корневого планирования и масштабирования в конце 1970-х годов. Член Американской академии системного здоровья полости рта, она также занимается исследованиями и разработками. Она разработала OptiBrusher (optibrusher.com), зубную щетку для полного рта. В настоящее время она тренируется в Коннектикуте.

Круговые бизнес-модели — Руководство по устойчивому развитию

Круговая бизнес-модель формулирует логику того, как организация создает, предлагает и доставляет ценность более широкому кругу заинтересованных сторон, минимизируя экологические и социальные издержки.

Круговые предприятия больше не сосредотачиваются в основном на максимизации прибыли или сокращении затрат за счет повышения эффективности цепочек поставок, фабрик и операций в качестве основной корпоративной цели. Скорее, они концентрируются на перепроектировании и реструктуризации продуктов-сервисных-систем снизу вверх, чтобы обеспечить будущую жизнеспособность деловой активности и конкурентоспособность на рынке.

Круговые предприятия активно участвуют в фазе использования продукта; они генерируют доходы за счет предоставления услуг вместо продажи физических продуктов; они переосмысливают традиционные отношения производителя и потребителя, деятельность по созданию стоимости и структуру цепочек создания стоимости; экологические и социальные факторы дополняют общую бизнес-культуру и философию.

Переход к бизнес-модели замкнутого цикла является примером фундаментального изменения, которое требует нового мышления и нового подхода к ведению бизнеса. Приведенная ниже типология круговой бизнес-модели предоставляет возможности для реализации идеи замкнутости на практическом уровне. Следует отметить, что кратко описанные типы не обязательно представляют собой полные инновации бизнес-модели, а скорее представляют собой ключевые элементы стратегий, которые способствуют циклическому бизнесу. У них есть свои отличительные особенности, но точно границ между ними не существует.Их можно использовать по отдельности или в комбинации для поддержки компаний в достижении огромной продуктивности использования природных ресурсов.

Циркулярные принадлежности

Он основан на поставке полностью возобновляемых, перерабатываемых или биоразлагаемых ресурсов, поддерживающих системы замкнутого производства и потребления. Ценностное предложение фокусируется на замене ископаемых, критических материалов и рубцов.

Доступ и производительность

Доступ и производительность связаны с предоставлением возможностей или услуг для удовлетворения потребностей пользователей без владения физическими продуктами.Ценностное предложение включает предложение продуктов-сервис-систем, комбинации продуктов и услуг, которые стремятся обеспечить функциональность для клиентов.

Увеличение стоимости продукта

Повышение ценности продукта направлено на использование остаточной стоимости продуктов и предоставление высококачественных продуктов с длительным сроком службы, поддерживаемых конструкцией, обеспечивающей долговечность, ремонтопригодность, возможность модернизации и модульность. Вместо этого ценности, которые в противном случае были бы потеряны из-за потраченных впустую материалов, вместо этого сохраняются или даже улучшаются за счет ремонта, модернизации, восстановления, перепроизводства или ремаркетинга продуктов.

Перемычка

Он продвигает платформы для сотрудничества между производителями и потребителями, как частными лицами, так и организациями. Ценностное предложение концентрируется на обеспечении взаимодействия между различными, но взаимозависимыми участниками и объединении спроса и предложения.

Стратегии бизнес-модели для замедления и закрытия циклов ресурсов

  1. Обеспечение и выполнение
    Предоставление возможностей или услуг для удовлетворения потребностей пользователей без необходимости владения физическими продуктами.
  2. Увеличение стоимости продукта
    Использование остаточной стоимости продуктов — от производства до потребителей, а затем обратно к производству — или сбор продуктов между отдельными коммерческими структурами.
  3. Long-life
    Бизнес-модели ориентированы на обеспечение длительного срока службы продукта, поддерживаемого, например, конструкцией, обеспечивающей долговечность и ремонт.
  4. Поощрять достаточность
    Решения, которые активно стремятся сократить потребление конечными пользователями за счет таких принципов, как надежность, возможность обновления, обслуживание, гарантии, ремонтопригодность и непотребительский подход к маркетингу и продажам.
  5. Увеличение стоимости ресурсов
    Использование остаточной стоимости ресурсов: сбор и поиск «потраченных впустую» материалов или ресурсов для превращения их в новые формы ценности.
  6. Промышленный симбиоз
    Процессно-ориентированное решение, связанное с использованием остаточных продуктов одного процесса в качестве сырья для другого процесса, которое извлекает выгоду из географической близости предприятий.

Авторские права © 2017 Флориан Хофманн, Тапани Йокинен, Макс Марведе

Следующий шаг: отображение заинтересованных сторон

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Точная количественная оценка кольцевых РНК выявляет обширные события переключения кольцевых изоформ

Проблемы при количественной оценке экспрессии circRNA

Чтобы строго оценить проблемы в текущей количественной оценке экспрессии circRNA, мы собрали 63 транскриптомных образца из шести предыдущих исследований 16,17,18 , 19,20,21,22 , включая библиотеки RiboMinus и RiboMinus / RNase R RNA-seq четырех видов (человек, мышь, муха и круглые черви, дополнительная таблица 1).Все эти наборы данных RNA-seq были сопоставлены с их эталонными геномами и последовательностями рибосомной РНК (рРНК) с использованием HISAT2 23 для оценки скорости картирования и доли последовательностей рРНК. Как показано на рис. 1a, наборы данных RNA-seq от четырех видов показали чрезвычайно высокую дисперсию эффективности истощения последовательности рРНК, что в значительной степени связано с ограниченной специфичностью и эффективностью текущего набора для выделения транскриптомов RiboMinus. Для каждого образца необработанные считывания были дополнительно сопоставлены с эталонным геномом с использованием алгоритма BWA-MEM 24 , а затем подвергнуты CIRI2 для обнаружения и количественной оценки circRNA.Мы выбрали CPM (количество на миллион отображенных считываний), чтобы представить уровни экспрессии circRNA, чтобы устранить смещения, вызванные разным размером вставки библиотеки и глубиной секвенирования. Для 34 пар образцов RiboMinus и RiboMinus / RNase R общее количество обнаруженных circRNA колеблется от нескольких тысяч до более 30 тысяч, в которых большинство circRNA, обнаруженных в образцах RiboMinus, можно проверить в образцах RiboMinus / RNase R (рис. 1б). Хотя общее количество идентифицированных circRNAs увеличивалось после обогащения RNase R, более 50–80% высоко экспрессируемых circRNAs можно было обнаружить как в образцах RiboMinus, так и RiboMinus / RNase R.Учитывая, что обработка РНКазой R широко используется для обогащения circRNA, мы сравнили уровни экспрессии как гена, так и circRNA в обработанных и необработанных РНКазе R образцах, чтобы выяснить, может ли обработка РНКазой R внести систематическую ошибку в количественную оценку транскриптов. Как показано на рис. 1b (справа), уровни экспрессии генов снизились более чем в 2 раза, что согласуется с эффектом деградации линейных РНК при обработке РНКазой R. Однако относительное значение экспрессии circRNA также показало определенный уровень снижения.Принимая во внимание, что обработка РНКазой R, как ожидается, увеличит уровень насыщения обнаружения circRNA, чем больше будет идентифицировано circRNA, тем больше циклических считываний и тем ниже значение относительной экспрессии для каждой конкретной circRNA.

Рис. 1: Проблемы количественной оценки экспрессии кольцевых РНК.

a Доля рибосомных РНК, считываемых в 63 наборах данных RNA-seq от четырех различных видов. x — и y -оси представляют собой долю считываний, картированных на последовательности рРНК и эталонный геном во всех считываниях секвенирования, соответственно.b Обработка РНКазой R влияет на количество циркулярных РНК и уровни их экспрессии. Слева: общее количество обнаруженных circRNA в образцах, обработанных RiboMinus и RiboMinus / RNase R. В центре: процент высокоэкспрессированных circRNA, обнаруженных как в образцах RiboMinus, так и в RiboMinus / RNase R. Справа: прямоугольная диаграмма показывает изменение уровней экспрессии circRNA и мРНК после обработки РНКазой R. Уровни экспрессии circRNA измеряли как количество прочтений BSJ каждой circRNA, деленное на общее количество прочтений BSJ.Уровни экспрессии генов измеряли с помощью TPM (транскриптов на миллион). c Доля высоко (верхние 50%) и низко (нижние 50%) экспрессируемых CirRNAs читается в данных RiboMinus и RiboMinus / RNase R. Обработка РНКазой R имеет тенденцию к обогащению высокоэкспрессированных circRNA, но снижает низкоэкспрессируемые circRNA. d Распределение плотности коэффициента обогащения РНКазы R для circRNAs у четырех видов. Вертикальная пунктирная линия при x = 0 указывает на нулевой эффект обогащения circRNA. e Репликация коэффициента обогащения РНКазы R в двух экспериментальных повторностях восьми наборов данных RNA-seq.Ось X и Y представляет преобразованный логарифм (1- x ) коэффициента обработки РНКазой R.

Для дальнейшего изучения влияния обработки РНКазой R на количественную оценку circRNA, мы разделили обнаруженные circRNA на две группы, высокоэкспрессированные circRNA и низкоэкспрессированные circRNA, в соответствии с ранжированием значений их экспрессии. Затем мы рассчитали долю считываний из двух групп circRNAs после обработки РНКазой R. Как показано на рис. 1c и дополнительном рис. 1, мы наблюдали повышенную долю считываний BSJ для высокоэкспрессированных circRNAs после обработки РНКазой R, указывая на то, что высокоэкспрессированные circRNAs имели тенденцию быть обогащенными данными, обработанными RiboMinus / RNase R.Чтобы оценить эффективность лечения РНКазой R, мы рассчитали коэффициент обогащения для circRNAs в различных наборах данных RNA-seq. Удивительно, но коэффициент обогащения показал явные различия между образцами из разных видов или даже внутри одного и того же вида (рис. 1d). Наборы данных из образцов человека показали наивысшую эффективность обогащения RNase R циркуРНК со средним коэффициентом обогащения 0,95. Напротив, пик коэффициента РНКазы R в образцах RNA-seq других видов обычно ниже 0.9. Для дальнейшего изучения случайного эффекта при обработке РНКазой R мы сравнили коэффициент обогащения циркулярных РНК в экспериментальных повторностях. Эффект обогащения обнаруживал высокую корреляцию в разных экспериментальных повторах в целом, но при фокусировании на определенной circRNA он обнаруживал более низкую согласованность (Fig. 1e). Взятые вместе, эти результаты показывают, что количественная оценка circRNAs зависит от их количества, скорости удаления рРНК и эффективности лечения РНКазой R, что требует более эффективных алгоритмов для решения этих проблем.

CIRIquant — точное количественное определение circRNA

Современные вычислительные подходы к идентификации circRNA в основном основаны на обнаружении считываний BSJ. Большинство этих методов (например, CIRCexplorer2, DCC, find_circ) полагаются на специальные выравниватели РНК-seq для обнаружения якорных последовательностей или считывания слияния карт, а затем сканирования результатов сопоставления для идентификации кольцевого транскрипта. Однако эти стратегии обнаруживают значительные недостатки в количественной оценке экспрессии circRNA на основе данных RNA-seq, поскольку используемые ими выравниватели RNA-seq не предназначены для картирования считываний с сигналом BSJ, особенно для тех, которые охватывают множественные сайты стыков 8,25 .Другие инструменты либо используют BWA-MEM для получения положения разделенного картирования считываний соединений 11,12 , либо используют основанный на модели статистический алгоритм для количественной оценки уровней экспрессии circRNA 10 , из которых чувствительность и точность для обнаружения и количественной оценки circRNA являются в зависимости от порога и выбора модели. Здесь мы предложили новый и эффективный подход (рис. 2a) для точной идентификации и количественной оценки как линейных, так и кольцевых транскриптов в BSJ на основе транскриптомных данных.Во-первых, считывания РНК-seq были сопоставлены с эталонным геномом с использованием HISAT2, и CIRI2 12 или другие инструменты обнаружения circRNA были применены для идентификации предполагаемых circRNAs. Чтобы точно определить уровень экспрессии circRNA и отфильтровать ложноположительные BSJ, мы сгенерировали эталонную последовательность псевдо circRNA путем конкатенации двух полноразмерных последовательностей области BSJ. Затем потенциальные циклические чтения были повторно согласованы с этой псевдо-ссылкой, и чтения BSJ были определены, могут ли они быть линейно и полностью согласованы с областью BSJ.Кроме того, комбинируя результаты выравнивания с эталонным геномом и псевдо-эталонными последовательностями, мы могли бы определить коэффициент соединений для каждой циркуРНК, вычислив процент считывания соединений кольцевого сплайсинга через BSJ. Наконец, канонический конвейер анализа данных RNA-seq 23,26 был использован для получения информации об экспрессии на уровне транскрипта 27 .

Рис. 2: Обзор конвейера CIRIquant.

a Рабочий процесс количественной оценки circRNA.CircRNA сначала идентифицируются с помощью CIRI2 или любых других вычислительных методов. Затем CIRIquant обнаруживает считывания с обратным сплайсингом, используя повторное выравнивание считываний RNA-seq с псевдокруговой ссылкой. Уровень экспрессии и соотношение соединений circRNA рассчитываются с использованием считываний BSJ и считываний FSJ, а stringTie используется для оценки численности генов. b Коррекция эффективности лечения РНКазой R. Перекрывающиеся циркулярные РНК, обнаруженные как в данных RiboMinus, так и в данных RiboMinus / RNase R, используются для расчета эффективности обогащения, а модель гауссовой смеси (GMM) используется для подбора модели.Подобранная модель используется в качестве априорного распределения для коррекции значений экспрессии circRNA. c Анализ дифференциальной экспрессии circRNA. Вверху: для парных образцов без повторов, оценка DE и оценка DS рассчитываются напрямую с использованием обобщенного кратного изменения. Внизу: для парных образцов с биологическими репликами значения экспрессии генов используются для расчета коэффициента нормализации, затем модифицированный конвейер edgeR используется для теста статистической значимости.

Для данных РНК-seq, обработанных РНКазой R, значения экспрессии BSJ circRNA нельзя напрямую использовать для сравнительного анализа из-за неодинаковой эффективности лечения РНКазой R в различных исследованиях (рис.1г). Следовательно, мы реализовали гауссовскую модель смеси, чтобы соответствовать ее распределению эффективности (рис. 2b), а затем использовали подобранную модель в качестве апостериорного распределения для коррекции коэффициента РНКазы R. Для анализа дифференциальной экспрессии circRNA мы предложили две стратегии для оценки как дифференциальной экспрессии (DE), так и дифференциального сплайсинга (DS) circRNAs в случае и контрольных образцах. Когда биологическая реплика недоступна, мы рассчитали показатель DE и DS для circRNA, используя обобщенное кратное изменение, используя как кратное изменение, так и информацию о дисперсии, которые обеспечивают более значимые ранжирования.С биологическими репликами образцов был проведен статистический тест для оценки значимости изменения значений экспрессии circRNA и соотношений соединений. Чтобы вывести истинное различие в экспрессии circRNA между образцами, мы реализовали нормализацию усеченного среднего логарифмических кратных изменений (TMM) с использованием данных экспрессии генов для удаления систематических пакетных эффектов 28 (рис. 2c). Следовательно, обобщенные линейные модели в edgeR 29 применяются для определения того, значительно ли дифференциально экспрессируется circRNA в экспериментальных условиях, а точный тест отношения скоростей используется как критерий значимости для различия в соотношении соединений circRNA.

Имитационные исследования

Чтобы оценить производительность существующих алгоритмов количественной оценки circRNA, мы использовали CIRI-simulator 12 для создания смоделированных наборов данных для сравнения производительности. Сначала мы смоделировали чтение RNA-seq с различной длиной чтения в диапазоне от 100 до 250 пар оснований, а затем применили CIRI2, CIRCexplorer2 16 , DCC 13 , find_circ 2 и KNIFE 30 для оценки их чувствительности при обнаружении циркулярной РНК. . Для большинства инструментов, кроме CIRI2, чувствительность обнаружения снижалась с увеличением длины чтения последовательности.Поэтому, чтобы получить лучшую производительность для всех инструментов, мы выбрали смоделированные данные с парными считываниями 100 п.н. и циркулярными РНК при эмпирическом распределении экспрессии. Мы применили каждый из пяти методов для обнаружения circRNA из смоделированных данных, а затем использовали предсказанные координаты circRNA в качестве входных данных для CIRIquant, чтобы отфильтровать ложные срабатывания и количественно оценить экспрессию circRNA. Затем мы вычислили коэффициент корреляции Пирсона между количеством предсказанных чтений BSJ и количеством имитированных чтений BSJ для идентифицированных CirRNAs.Как показано на рис. 3a, среди этих методов CIRI2 показал наилучшую производительность (PCC = 0,97), в то время как коэффициент корреляции других инструментов варьировался от 0,87 (CIRCexplorer2) до 0,92 (KNIFE). После корректировки считывания BSJ с помощью CIRIquant коэффициент корреляции для всех пяти методов заметно улучшился (дополнительный рисунок 2). Следует отметить, что помимо более точной количественной оценки, CIRIquant продемонстрировал самую низкую частоту ложных открытий (FDR) для идентификации circRNA, что следует отнести к повторному выравниванию предполагаемых считываний BSJ с псевдореференсной последовательностью.Sailfish-cir 10 реализовал аналогичную стратегию для количественной оценки экспрессии circRNA путем преобразования кольцевых транскриптов в псевдолинейный транскрипт и затем использовал Sailfish 31 для оценки значений экспрессии как кольцевых, так и линейных транскриптов. Учитывая, что Sailfish-cir оценивал только уровни экспрессии circRNA, измеренные в виде транскриптов на миллион (TPM) без подсчета количества считываний BSJ, мы рассчитали коэффициент корреляции Пирсона между смоделированным покрытием и прогнозируемым TPM с помощью Sailfish-cir или количества прочтений BSJ с помощью CIRIquant.Как показано на рис. 3b, CIRIquant (PCC = 0,947) продемонстрировал гораздо лучшую производительность, чем Sailfish-cir (PCC = 0,618) на смоделированном наборе данных. Основная причина заключается в том, что Sailfish-cir полагался на уникальную последовательность в кольцевых транскриптах, чтобы отличить их от линейных транскриптов, что применимо только к circRNAs с низким перекрытием с их родительскими транскриптами мРНК. Кроме того, мы получили данные qRT-PCR из предыдущего исследования 30 , чтобы оценить согласованность предсказанных и экспериментальных результатов.Как показано на дополнительном рисунке 3, CIRIquant явно превзошел все другие инструменты (коэффициент корреляции r = -0,79, p = 3,8 × 10 −18 ). Взятые вместе, эти результаты продемонстрировали, что CIRIquant может достичь лучшей производительности при количественной оценке circRNA как на имитационных, так и на экспериментально подтвержденных наборах данных.

Рис. 3: Производительность CIRIquant на смоделированных данных.

a Корреляция между смоделированным и расчетным количеством считываний BSJ.CIRIquant был выполнен с предсказанными сайтами соединения circRNA с использованием пяти различных алгоритмов. Корреляция до и после коррекции CIRIquant показана отдельно. Очевидно, что для всех этих инструментов включение CIRIquant может значительно улучшить количественную оценку circRNA и удалить ложноположительные прогнозы. b Сравнение Sailfish-cir и CIRIquant на смоделированном наборе данных. TPM идентифицированных circRNAs использовали для оценки производительности Sailfish-cir. x -ось представляет смоделированный охват каждой circRNA, и подобранная модель линейной регрессии изображена пунктирной линией. c Распределение плотности коэффициента отклонения уровней экспрессии circRNA между образцами RiboMinus и RiboMinus / RNase R. Распределение коэффициента отклонения, полученное из нескорректированных считываний BSJ, и значений выражения после коррекции CIRIquant показано синим и красным цветом соответственно. После корректировки эффективности обработки РНКазой R с помощью CIRIquant, нет большой разницы в количественной оценке циркулярной РНК между образцами RiboMinus и RiboMinus / RNase R.

Коррекция обработки РНКазой R

Несоответствие эффективности переваривания РНКазы R при приготовлении библиотеки circRNA для разных образцов может привести к смещению количественной оценки экспрессии circRNA.Чтобы оценить эффективность коррекции эффективности РНКазы R в CIRIquant, мы применили этот метод в трех наборах данных RNA-seq линий клеток человека, созданных в предыдущих исследованиях 17,18,22 , и каждый набор данных состоит из библиотек RiboMinus и RiboMinus / RNase R. . Мы реализовали модель смеси Гаусса, чтобы соответствовать распределению коэффициента переваривания РНКазой R, а затем использовали его апостериорное распределение для оценки исходного количества считываний для каждой циркулярной РНК перед обработкой РНКазой R. Впоследствии мы рассчитали коэффициент отклонения между оценкой CPM до и после коррекции RNase R.Как показано на фиг. 3c, распределение коэффициента отклонения в скорректированной CPM показало гораздо меньший уровень дисперсии, чем в тех, которые не содержали коррекции эффективности РНКазы R. В данных RiboMinus / RNase R уровни экспрессии circRNA имели тенденцию быть завышенными из-за обогащения circRNAs РНКазой R, и корректировка эффективности обработки RNase R могла значительно минимизировать смещение между обработанными РНКазой R и необработанными образцами. Чтобы экспериментально проверить надежность коррекции РНКазы R, было проведено 20 количественных экспериментов с ОТ-ПЦР в реальном времени на пяти случайно выбранных циркуРНК в четырех библиотеках RiboMinus (дополнительный рис.4). Среднеквадратичная ошибка (RMSE) использовалась для измерения отклонения результатов qRT-PCR и уровня экспрессии circRNA, предсказанных в библиотеках RiboMinus / RNase R. После коррекции РНКазы R, CIRIquant значительно уменьшил смещение, вызванное обработкой РНКазой R (RMSE = 0,006), и достиг гораздо лучшей производительности, чем все другие инструменты (дополнительный рисунок 4).

Для дальнейшего изучения влияния обработки РНКазой R на анализ дифференциальной экспрессии мы выполнили опосредованное РНК-интерференцией нокдаун TRA2B в клетках HeLa, где TRA2B, важный фактор сплайсинга серин / аргинин, специфичный для последовательности, был истощен с использованием shRNA, предназначенной для минимизации нецелевые эффекты.Мы выделили тотальную РНК до и после нокдауна TRA2B, а затем разделили каждый образец на две фракции, где истощение рибосомной РНК и расщепление РНКазы R проводили в одной фракции (называемой RiboMinus / РНКаза R), а другая фракция обрабатывалась только рибосомной РНК истощение (называемое RiboMinus). Для этих библиотек РНК-seq было сгенерировано 52–88 миллионов считываний парных концов по 100 п.н. Следовательно, мы использовали CIRI2 и CIRIquant для идентификации circRNA и количественного определения уровней их экспрессии, а затем рассчитали логарифмическое кратное изменение уровней экспрессии circRNA после нокдауна TRA2B для библиотек RiboMinus и RiboMinus / RNase R, соответственно.Мы наблюдали, что для circRNA, которые могут быть обнаружены в обоих наборах данных, log2-кратное изменение между группами RiboMinus и RiboMinus / RNase R показало низкую корреляцию (рис. 4a, коэффициент корреляции Пирсона = 0,21, p -значение = 0,005), это указывает на то, что обработка РНКазой R должна вызывать значительную ошибку в последующем анализе. Например, мы наблюдали противоречивый паттерн изменения уровня экспрессии для нескольких circRNA после нокдауна TRA2B между наборами данных RiboMinus и RiboMinus / RNase R (дополнительный рис.5). В наборе данных RiboMinus экспрессия circPRKD3, circZBTB46, circVAPA и circCHSY1 значительно увеличивалась после нокдауна TRA2B, в то время как circATXN7 демонстрировала снижение экспрессии. Однако для набора данных RiboMinus / RNase R для этих пяти циркулярных РНК наблюдалась противоположная тенденция. Такие противоречивые результаты отражают существенный эффект случайности обогащения РНКазой R в исследованиях circRNA. Следовательно, коррекция эффективности лечения РНКазой R важна для анализа дифференциальной экспрессии циркуРНК.

Рис. 4. Анализ дифференциальной экспрессии CircRNA после коррекции РНКазы R.

a Корреляция log2-кратного изменения после нокдауна TRA2B в библиотеках, обработанных RiboMinus и RiboMinus / RNase R. b Схема рабочего процесса коррекции эффективности лечения РНКазой R. Во-первых, были получены значения считывания BSJ и FSJ из образца RiboMinus / RNase R. При апостериорном распределении коэффициента обогащения РНКазой R исправленное количество считываний BSJ в образце RiboMinus можно рассчитать с использованием приведенного выше уравнения. c График вулкана -log10 p -значение ( y -ось) против log2-кратного изменения ( x -ось) circRNA в образцах RiboMinus Размер точек указывает на значения DE-score, рассчитанные с помощью CIRIquant. Значительно повышенная и пониженная регуляция circRNA помечены красным и синим цветом соответственно. d Вулканический график circRNAs в библиотеках RiboMinus / RNase R до и после коррекции CIRIquant. Красные и синие узлы представляют собой повышающую и понижающую регуляцию circRNA, соответственно, а размеры их узлов представляют собой оценки DE. e CircRNA с относительно более высоким изменением априорного распределения вероятностей количества чтений BSJ будет иметь более значительную оценку DE. Красные и серые линии представляют апостериорное распределение скорректированных значений экспрессии circRNA до и после нокдауна TRA2B. f Перекрытие существенно дифференциально экспрессируемых circRNA после и до коррекции РНКазы R. Полные и случайно отобранные 50% данных РНК RiboMinus используются в качестве контрольного набора для коррекции лечения РНКазой R на двух диаграммах Венна.DE-circRNA делятся на четыре категории: (I) RiboMinus-специфические DE-circRNA, (II) DE-circRNAs как в RiboMinus, так и в RiboMinus / R-корректируемых группах, (III) DE-circRNA, скорректированные с помощью RiboMinus / РНКазы (IV) Выпавшие DE-circRNA после коррекции РНКазы R. Числа между двумя диаграммами Венна показывают количество circRNA в типе III и типе IV, которые могут быть переклассифицированы в тип II при увеличении размера данных с 50 до 100%. DE-circRNA типа III с большей вероятностью будут переклассифицированы в тип II, чем в тип IV ( p -value = 0.02, критерий хи-квадрат), демонстрируя надежность коррекции РНКазы R с помощью CIRIquant.

Для систематической оценки потенциальной систематической ошибки, вызванной обработкой РНКазой R в анализе дифференциальной экспрессии, мы использовали две разные стратегии для обработки наборов данных RiboMinus и RiboMinus / RNase R. Во-первых, для данных RiboMinus без обработки РНКазой R CIRIquant рассчитал оценку дифференциальной экспрессии (DE), используя метод обобщенного кратного изменения, скорректированный на основе GFOLD 32 , в котором дифференциально экспрессируемые circRNA ранжировались с учетом как кратного изменения, так и дисперсии. апостериорного распределения log2-кратного изменения (рис.4в). Как показано на графике вулкана, оценка DE по CIRIquant показала сильную согласованность между log2-кратным изменением и значением P в данных RiboMinus. Нулевой балл DE означает отсутствие значимости изменения экспрессии, а circRNA с более высоким баллом DE указывают на относительное большее изменение уровня экспрессии и меньшее значение p по сравнению с таковыми с меньшим баллом DE. Во-вторых, для данных RiboMinus / RNase R, распределение эффективности переваривания RNase R оценивали с использованием циркулярных РНК, обнаруженных как в данных RiboMinus, так и RiboMinus / RNase R.Затем для подгонки распределения использовалась модель смеси Гаусса (GMM). Используя подобранную модель в качестве предварительного распределения, исходное количество считываний BSJ в данных RiboMinus можно вывести из количества считываний BSJ в данных RiboMinus / RNase R и считывания прямого соединения (FSJ) в обоих наборах данных (рис. 4b). ). Наконец, для расчета показателя DE использовалось апостериорное распределение числа считываний после коррекции в случае и контрольной выборке (рис. 4e). По сравнению с оценкой DE, просто полученной из данных RiboMinus / RNase R, дополнительный этап коррекции RNase R может отфильтровать большинство циркулярных РНК с относительно низким кратным изменением и P-значением, которые считаются значительно дифференциально экспрессируемыми до коррекции RNase R ( Инжир.4г). Более того, поправка на лечение РНКазой R также может влиять на ранжирование CirRNAs с ненулевым значением DE.

Для дальнейшей проверки надежности этого метода коррекции мы случайным образом отобрали половину считываний из данных RiboMinus и использовали это подмножество последовательностей для идентификации circRNAs, а затем сравнили их с тем же образцом, обработанным РНКазой R, для расчета оценок DE. Мы разделили идентифицированные DE circRNA на четыре категории: (i) специфичные для RiboMinus DE-circRNA (CirRNA, которые, как было обнаружено, дифференциально экспрессировались только в наборе данных RiboMinus), (ii) DE-circRNAs в группах RiboMinus и RNase R-исправленных , (iii) DE-circRNA, идентифицированные исключительно в группе, скорректированной на РНКазу R, (iv) circRNA, которые были отфильтрованы с помощью коррекции на РНКазу R.С увеличением числа прочтений в контрольном наборе от половины данных до всех считываний мы наблюдали 37 circRNA в типе III и 18 circRNA в типе IV, которые были переклассифицированы в тип II (рис. R-коррекция, DE-circRNA более надежны по сравнению с отфильтрованными нашим методом ( p = 0,02, критерий хи-квадрат). В совокупности эти результаты демонстрируют, что коррекция РНКазы R, реализованная в CIRIquant, может эффективно фильтровать ложные срабатывания и генерировать более надежный анализ дифференциальной экспрессии.

Идентификация событий переключения линейно-кольцевой изоформы

Для определения отношения circRNA к ее родительскому линейному транскрипту, CIRIquant использует двухэтапную стратегию выравнивания чтения, включая выравнивание канонического чтения RNA-seq и повторное выравнивание до псевдо — справочная последовательность. Следовательно, отношение чтения BSJ к чтению канонического соединения для данной circRNA в сайте соединения может быть точно определено. Мы применили CIRI2, DCC и Sailfish-cir к одним и тем же модельным наборам данных, описанным выше, и обнаружили, что эти методы сильно различаются в оценке соотношения стыков (рис.5а). Sailfish-cir и DCC имели тенденцию недооценивать соотношение соединений, в основном из-за их относительно низкой чувствительности при обнаружении считываний BSJ, что согласуется с результатами моделирования (рис. 3a). CIRI2, однако, немного переоценил соотношение соединений для большинства circRNAs в этих смоделированных данных. Возможное объяснение состоит в том, что CIRI2 использовал BWA-MEM для раздельного картирования считываний BSJ, в котором выравниватель не предназначен для выравнивания с разрывом считываний RNA-seq и может привести к недооценке прочтений прямого сплайсинга.Как показано на рис. 5a, CIRIquant, в котором использовалась стратегия выравнивания псевдореференс, достиг заметно высокой производительности при оценке отношения переходов (PCC = 0,97) и превзошел все другие подходы.

Рис. 5: Дифференциально сплайсированные circRNAs после нокдауна трех факторов сплайсинга.

a Корреляция между смоделированным и оцененным коэффициентом перехода с помощью CIRIquant и трех других методов. x — и y -оси представляют собой ожидаемое и предполагаемое соотношение соединений circRNAs, соответственно.Для DCC коэффициент перехода был рассчитан с использованием результатов выходных данных LinearCount и CircRNACount. Для Sailfish-cir TPM CirRNAs и соответствующих генов-хозяев использовали для расчета соотношения соединений. b Схематическое изображение дизайна эксперимента для индуцированного shRNA нокдауна трех факторов сплайсинга (MBNL1, PTBP1 и Tra2B) и расчета DE- и DS-баллов. Специально разработанные кшРНК использовали для нокдауна целевых генов. Затем RNA-seq были выполнены для контрольной и нокдаунной групп, а уровни экспрессии circRNA и соотношение соединений были оценены с помощью CIRIquant для дальнейшего анализа дифференциальной экспрессии. c Тепловая карта оценки DE и оценки DS в трех наборах данных нокдауна. На тепловой карте показаны только circRNA, которые существенно изменились хотя бы в одном образце. d Перекрытие значительно измененных circRNA. x — и y -оси представляют -log10 (значение p ) из DE-анализа и теста отношения скоростей с использованием соотношения соединений circRNA в двух различных условиях, соответственно. Пониженные значения p присваиваются как отрицательные значения. Специфичные для DE и специфичные для DS circRNA выделены синим и красным цветом соответственно. e Обогащенный анализ онтологии генов дифференциально экспрессируемых генов и всех значительно измененных DE- и DS-circRNA. Логарифм FDR был рассчитан в Enrichr, а затем нанесен на тепловую карту для сравнения. f Изменения соотношения переходов циркулярных РНК с переключением LC после нокдауна MBNL1 / PTBP1 / TRA2B. г Средняя глубина сайтов связывания во фланкирующих областях дифференциально сплайсированных экзонов ES и значительно измененных circRNA с использованием результатов CLIP-seq из iCLIPdb. Для расчета плотности был проведен анализ скользящего окна с окнами 8 п.н.Вертикальная ось представляет собой среднее место привязки на сдвинутое окно.

Чтобы дополнительно продемонстрировать применимость CIRIquant для анализа дифференциальной экспрессии, мы отключили три хорошо известных фактора сплайсинга (MBNL1, PTBP1 и TRA2B) в клетках HeLa с использованием специально разработанных shРНК, а затем выделили общую РНК из трех образцов с нокдауном и контрольного образца. образец с имитацией обработки для секвенирования транскриптома. Мы применили CIRI2 и CIRIquant для обнаружения и количественной оценки circRNA, а затем выполнили анализ дифференциальной экспрессии с использованием как уровней экспрессии, так и соотношений соединений (рис.5б). Оценка DE для circRNAs была рассчитана, как описано ранее, для оценки уровней дифференциальной экспрессии. Однако для изменения соотношения стыков мы использовали аналогичный метод для расчета оценки дифференциального сращивания (DS) (см. Раздел «Методы»). Чтобы экспериментально подтвердить точность оценки соотношения соединений circRNA с помощью CIRIquant, было проведено 60 количественных анализов RT-PCR в реальном времени для пяти случайно выбранных circRNA и их родительских линейных транскриптов в контрольном наборе и трех библиотеках для нокдауна.Для каждой circRNA использовали внешние праймеры для амплификации области BSJ, в то время как две пары внутренних праймеров, нацеленных на 5 ’и 3’ cirexons, были сконструированы для определения соотношения соединений этих circRNA. Отношение соединений circRNA, полученное с помощью qRT-PCR и CIRIquant, показало высокий уровень согласованности (дополнительный рис. 6), что указывает на надежность CIRIquant при определении соотношений соединений circRNA.

На основании анализа дифференциальной экспрессии мы обнаружили, что 162, 346 и 97 DE-circRNAs в трех образцах с нокдауном, соответственно.Затем мы рассчитали баллы DS и обнаружили, что DS-circRNA и DE-circRNAs показали высокую конкордантность (рис. 5c). Тем не менее, мы наблюдали определенную фракцию circRNAs, которая была идентифицирована только с использованием шкалы DS или DE, которую мы назвали DS- и DE-специфичными circRNAs, соответственно. Доля DE-специфичных и DS-специфичных circRNA варьировалась в трех наборах данных нокдауна. В то время как нокдаун PTBP1 и TRA2B приводил к большему количеству DS-специфичных circRNA, нокдаун MBNL1 приводил только к 36 DS-специфическим по сравнению с 60 DE-специфичными circRNA (рис.5d), это указывает на то, что нокдаун этих факторов сплайсинга может влиять на биогенез circRNA посредством различных механизмов. Чтобы исследовать влияние нокдауна фактора сплайсинга на circRNAs и альтернативного сплайсинга транскриптов мРНК, мы выбрали образец нокдауна PTBP1, который имеет наибольшее количество DE и DS circRNAs, для дальнейшего анализа. Анализ обогащения онтологии генов был выполнен на этих DE- и DS-circRNA и дифференциально экспрессируемых генах с помощью GFOLD 32 (рис. 5e).Процессы, связанные с оксидом азота и интерлейкином-1, были обогащены дифференциально экспрессируемыми генами, в отличие от процесса репарации и фосфорилирования ДНК, обогащенного DE&DS circRNA (дополнительная таблица 2).

В разных типах клеток или в ответ на стимулы гены могут резко изменять относительное количество различных изоформ, часто называемое переключением изоформ, что может иметь существенное биологическое влияние 33 . Здесь мы определили линейно-циклическое переключение изоформ (LC-переключение) как переключение между циклическим транскриптом и его родительским линейным транскриптом.Строгий порог был установлен для обнаружения событий с высокой степенью достоверности переключения LC, где соотношение переходов должно показывать резкое изменение в разных образцах (Δ Junction ratio> 0,3), а циркуляционные РНК с LC-переключением должны отличаться от основной изоформы сплайсинга (коэффициент соединения> 0,5) до минорной изоформы (коэффициент соединения <0,5), или наоборот. Как показано на рис. 5f, мы обнаружили несколько событий линейно-кругового переключения изоформ в этих трех образцах нокдауна (58 в PTBP1, 21 в MBNL1 и 16 в TRA2B, дополнительная таблица 3 и дополнительный рис.7), подтверждая конкурентную регуляцию канонического сплайсинга генов-хозяев и продукции circRNA после нокдауна этих факторов сплайсинга 34 . Мы загрузили общедоступные наборы данных iCLIP для PTBP1 и TRA2B из CLIPdb 35,36 , а затем обнаружили их сайты связывания в геномных областях, соседних с (i) DE и DS circRNA (ii) альтернативно пропущенными экзонами, обнаруженными MISO 37 . Среднее покрытие сайтов связывания было рассчитано для каждого основания на фланкирующих областях BSJ и границах экзонов (рис.5г). В данных по нокдауну PTBP1 и TRA2B мы наблюдали множественные отдельные пики связывания в пределах кольцевых экзонов, подвергнутых обратному сплайсингу, и их фланкирующих областей размером 3 т.п.н. Для PTBP1 пропущенные экзоны мРНК показали высокий пик плотности сайтов связывания на границе 5’-экзонов, тогда как DE- и DS-circRNAs имеют непрерывные сайты связывания как в вышестоящих, так и в нижних интронных областях. Напротив, для TRA2B DE- и DS-circRNAs обогащают сайты связывания TRA2B в экзонной области, в то время как для пропущенных экзонов мРНК не наблюдается значимого пика.Для пропущенных экзонов мРНК предпочтение сайтов связывания PTBP1 и TRA2B согласуется с предыдущими исследованиями 38,39 . Такое существенное различие в специфичности связывания для circRNAs может объяснить, как фактор сплайсинга PTBP1 и TRA2B связываются с пре-мРНК и регулируют сплайсинг circRNA. В целом, мы предложили новый подход к исследованию событий линейно-кольцевого переключения изоформ в исследованиях circRNA, которые помогают нам понять механизм биогенеза circRNA и раскрыть регуляцию конкурентного сплайсинга между circRNA и их линейными аналогами.

Обширные транскриптомные изменения в гепатоцеллюлярной карциноме

Для систематического исследования профиля экспрессии circRNAs при гепатоцеллюлярной карциноме (HCC) мы применили CIRI2 и CIRIquant к 40 наборам данных RNA-seq нормальных и опухолевых образцов печени, полученных от пациентов с HCC 40 и в этих образцах было обнаружено и количественно определено 46984 circRNA. Сначала мы выполнили уменьшение размерности, используя уровень экспрессии мРНК, уровень экспрессии circRNA и соотношение соединений circRNA.Опухоль и прилегающие нормальные образцы были четко различимы с использованием всех трех признаков (рис. 6a), что указывает на то, что, как и мРНК, circRNA и соотношение соединений, также могут служить потенциальными биомаркерами для отличия опухоли от образцов нормальной ткани.

Фиг. 6. Дифференциально экспрессируемые circRNAs в гепатоцеллюлярной карциноме.

a Многомерный анализ с использованием уровня экспрессии генов, значений экспрессии circRNA и соотношений соединений. Расстояния между образцами рассчитываются на основе двукратного изменения.Образцы опухоли и нормальные образцы показаны красным и серым цветом соответственно. b Перекрытие значительно измененных генов и генов хозяина DE-circRNA и DS-circRNA. c Манхэттенский график p-значений DE- и DS-circRNA. Горизонтальные пунктирные линии указывают 25 наиболее значимых DE- и DS-circRNA. Специфичные для DE и специфичные для DS circRNA показаны красным и синим цветом соответственно. CircRNA, общие для групп DE и DS, показаны черным. d Иерархическая кластеризация линейно-кольцевых (LC) переключения и циклических РНК переключения использования транскриптов (CTU).Соотношение переходов и CTU этих circRNA в 20 парах образцов HCC были нанесены на график соответственно. e Тканевый уровень экспрессии циркулярных РНК, переключающих LC и CTU. Относительный уровень экспрессии представляет собой долю значения экспрессии в конкретной ткани по сравнению со всеми 20 тканями. f Экземпляр циркулярных РНК с переключением LC, hsa-intergenic_006404. Столбчатая диаграмма показывает характер экспрессии этой цирРНК, специфичный для печени. График пчелиного согрева показывает уровень его экспрессии в 14 парах опухолевых и нормальных тканей, измеренный с помощью КПЦР.На графике нанесены метки h4K27Ac расположенной выше и ниже области 300 нуклеотидов, что указывает на потенциальный механизм биогенеза hsa-intergenic_006404 из межгенной области. g Две верхние переключающие CTU circRNA, которые коррелируют с наибольшим количеством RBP. h Корреляция между уровнем экспрессии RBP и CTU circRNAs, переключающими CTU. Цветовой градиент на тепловой карте представляет значение −log10 p из теста корреляции Спирмена.

Далее мы выполнили анализ дифференциальной экспрессии, используя все три упомянутые выше особенности, а затем классифицировали гены, содержащие circRNA, на три категории: дифференциально экспрессируемые гены, гены-хозяева DE-circRNA и гены-хозяева DS-circRNA.В целом, 1159 генов значительно изменились между нормальными и опухолевыми образцами, в то время как было только 459 генов, содержащих DE-circRNA, и 284 гена, содержащих DS-circRNA (рис. 6b). Следует отметить, что было очень мало перекрывающихся генов среди этих трех категорий, что указывает на то, что DE- и DS-circRNAs могут играть разные роли в регуляции развития опухолей (Supplementary Fig. 8). Затем мы построили 25 верхних DE-circRNA, из которых только 3 были обнаружены в 25 лучших DS-circRNA (рис. 6c).Примечательно, что несколько хорошо охарактеризованных генов, связанных с раком (например, ZKSCAN1 , ABCB4 и CYP2C8 ), как было обнаружено, генерируют circRNAs со значительными изменениями в образцах опухолей. Среди этих генов мы обнаружили, что cirZKSCAN1 и circSMARCA5 подавлены в образцах опухолей HCC, что подтвердило предыдущие результаты 41,42 .

Для дальнейшего изучения изменений в паттернах экспрессии circRNA с разных сторон, мы рассчитали соотношение соединений для каждой circRNA и использование кольцевого транскрипта (CTU) для генов-хозяев circRNA.Для каждого гена-хозяина circRNA рассматривали только два основных кольцевых транскрипта, и для определения переключения при использовании кольцевого транскрипта использовали долю circRNA с наибольшим расстоянием от места соединения. Чтобы получить убедительный результат, для обнаружения событий переключения CTU использовали только circRNA, которые экспрессировались более чем в половине образцов как в опухолевой, так и в нормальной группах. Как показано на фиг. 6d, большинство циркулярных РНК, переключающихся с помощью LC, демонстрировали значительное уменьшение соотношения соединений в опухоли по сравнению с нормальными образцами, в то время как цирРНК с переключением CTU демонстрировали как повышающие, так и понижающие паттерны (дополнительная таблица 4).Кроме того, мы также наблюдали ряд событий переключения LC и CTU в двух дополнительных наборах данных (болезнь Альцгеймера и почечно-клеточная карцинома), что убедительно подтвердило наши выводы (дополнительный рисунок 9). Затем мы исследовали тканеспецифический паттерн экспрессии всех циркулярных РНК, переключающих LC / CTU, измеренный по относительному уровню экспрессии circRNA в каждой ткани из circAtlas 43 (рис. 6e). Было обнаружено несколько circRNA с высококонсервативной экспрессией во всех тканях, что позволяет предположить, что эти circRNA могут играть консервативную роль в определенных биологических процессах.Более того, мы заметили, что hsa-intergenic_006404, межгенная circRNA из хромосомы 5, также распознается как переключающая LC circRNA в наборе данных HCC. Он продемонстрировал значительное уменьшение соотношения стыков в образцах опухолей, а также характер специфической для печени экспрессии (фиг. 6f). С помощью количественной ПЦР в реальном времени (qRT-PCR) и секвенирования по Сэнгеру мы подтвердили уровень экспрессии hsa_intergenic_006404 в 14 парах опухолей и соседних нормальных образцах, а также подтвердили его последовательность BSJ. Поскольку большинство circRNA происходит из генной области, мы дополнительно изучили эпигенетическую особенность в геномной области hsa_intergenic_006404 и обнаружили, что эта circRNA была получена из энхансерной области, а ее фланкирующая область демонстрирует обогащение ацетилированием h4K27 во всех 7 клеточных линиях ENCODE. 44,45 (рис.6f), что, как полагают, представляет активную регуляцию транскрипции 46 . Кроме того, мы наблюдали большое перекрытие с пиками транскрипционного фактора CHIP-seq и кластерами гиперчувствительности к ДНКазе I в его области BSJ (дополнительный рис. 10). В целом, как специфическая для печени circRNA, hsa_intergenic_006404 может играть важную роль в развитии ГЦК.

Среди переключающих CTU circRNA в 40 образцах HCC RNA-Seq, circMTUS1 продемонстрировал значительное увеличение CTU в образцах опухолей по сравнению с нормальными, в то время как circVWA8 переключился с основной на второстепенную изоформу в образцах опухолей (рис.6г). Принимая во внимание, что РНК-связывающие белки (RBP) участвуют в биогенезе circRNAs 1,34 , мы предполагаем, что RBPs могут играть важную роль в этих событиях переключения CTU, влияя на образование различных транскриптов circRNA. Таким образом, мы рассчитали корреляцию уровней экспрессии RBP и CTU основной изоформы генов дифференциального циркулярного использования (DCTU). Всего 21 RBP был выбран из предыдущего исследования 34 , и был нанесен логарифм p -значений из теста корреляции Спирмена (рис.6h). Как и ожидалось, PTBP1 коррелировал с большим количеством генов DCTU по сравнению с TRA2B и MBNL1, что согласуется с нашими предыдущими результатами. Взятые вместе, эти результаты демонстрируют, что, используя как соотношение соединений circRNA и использование кольцевых транскриптов, CIRIquant может обеспечить новые углы в анализе circRNA, увеличивая нашу способность исследовать обширные транскриптомные изменения в онкогенезе.

Что такое круговой дизайн?

IDEO, агентство, стоящее за дизайнерским мышлением, представляет свою последнюю концепцию: Circular Design , методологию, помогающую компаниям получить «элегантные, эффективные, креативные решения для экономики замкнутого цикла».Концепцию можно было бы назвать Responsible Service Design . Идея довольно проста: подумайте о продукте и его производстве так, чтобы оба следовали принципам циркулярной экономики:

  • из чего сделано изделие?
  • создает много отходов?
  • это энергоэффективно?
  • может у него вторая жизнь?
  • и т. Д.

Круговой дизайн предлагает нам задуматься и задать вопросы обо всех этапах производства, распространения и продаж, а также о роли всех участников и заинтересованных сторон, вовлеченных в проект.

Подход позволяет переосмыслить весь процесс или его часть. Он идеально соответствует цели под названием Zero Waste — философии, которая поощряет изменение жизненных циклов ресурсов таким образом, чтобы все продукты использовались повторно. Кафе Berlin Neukölln Isla Café — отличный пример успешной стратегии нулевых отходов:

Новые методы

Для создания кругового дизайна онлайн-руководство предлагает действительно интересный новый набор методов. Они разделены на четыре группы:

  1. Понять
  2. Определить
  3. Марка
  4. Выпуск

1.Понять

Что такое круговая экономика? На этом первом этапе будет собрана информация о различных решениях круговой конструкции. Это помогает перейти от линейного подхода (у продукта есть начало, середина и конец) к круговому мышлению (ключевые слова: повторное использование, доработка, переделка, переработка). В этой группе шесть методов:

  • Общие сведения о круговых потоках
  • Регенеративное мышление
  • Откидная панель для обслуживания
  • Внутри
  • Вдохновение: цифровые системы
  • Берегись от природы

Общие сведения о круговых потоках

При подходе к экономике замкнутого цикла продукты больше не развиваются в рамках стандартного жизненного цикла: начала, середины и конца.Вместо этого, когда продукт больше не используется, он возвращается к новому циклу: повторное использование, доработка, восстановление, переработка. Отсюда и термин круговая экономика. Чтобы познакомиться с различными способами «циркулярности», можно загрузить рабочий лист круговых потоков.

Регенеративное мышление

Термин «регенеративный» описывает процесс, который восстанавливает, обновляет или оживляет собственные источники энергии и материалов путем создания устойчивых систем в гармонии с природой.

Это определенно образ мышления, этический кодекс и в определенном смысле философия. Идею можно резюмировать так: как мой продукт или услуга могут улучшить качество жизни и окружающую среду?

источник

Откидная панель для обслуживания

Это один из самых оригинальных моментов концепции; он основан на том факте, что все больше и больше компаний меняют свою бизнес-модель, переходя от продажи продуктов к продаже услуг. Присутствие по всей цепочке — хороший способ быть более эффективным и более «замкнутым».

Например, компания, которая продает столы, может начать аренду рабочего места. Магазин, торгующий одеждой, может создать систему аренды одежды, ретуши или восстановления подержанной одежды.

Внутри

Эта часть могла быть названа вскрытием продукта (возможно, расследование отвечал агент Дейл Купер). Это включает в себя разборку продукта, чтобы перечислить и сохранить все его компоненты по размеру или материалу. В конце этого шага мы могли бы задать следующие вопросы:

  • какие материалы и компоненты можно восстановить или использовать повторно?
  • экономически целесообразно демонтировать изделие?
  • что можно улучшить?

источник

Вдохновение: Цифровые системы

Этот метод вдохновлен цифровым миром и, в частности, методологией Agile : итерации, спринт , обратная связь, , эволюция и т. Д.Таким образом, извлеките из цифровой разработки ее методы и примените их к разработке продуктов или циркулярных услуг.

Берегись от природы

Этот метод основан на принципе биомимикрии : «Имитация моделей, систем и элементов природы с целью решения сложных человеческих проблем». источник

Возникает вопрос: как природа может вдохновить на разработку продукта или услуги?

2. Определить

Эта группа обычно ставит цели перед проектом.Имеет шесть методов:

  • Определите свой вызов
  • Найдите круговые возможности
  • Строительные команды
  • Круговой бай-ин
  • Круговая бизнес-модель
  • Создание обещания бренда

Определите свой вызов

Этот метод устанавливает задачи, которые организация хочет решить. Очевидно, что это выходит за рамки целей продаж, поскольку может также определять экологические цели.

Найдите круговые возможности

Поскольку круговой подход не может быть выполнен за один раз, нам нужно начать с небольших изменений.Все возможности в контексте экономики замкнутого цикла можно использовать и использовать.

Строительные команды

Как и в случае с дизайн-мышлением, важен междисциплинарный характер команды. Разнообразие знаний и мышления — ключ к успешной команде (циркуляр). Этот этап группировки или вербовки может занять время, но его следует делать внимательно и внимательно.

Круговой бай-ин

После того, как цели были определены и команда установлена, необходимо отобразить заинтересованные стороны проекта.Это определение обычно следует методу первой группы: «Понимание кругового потока». Как хорошо мыслящему дизайнеру необходимо понимать точки зрения каждого актера и помочь им почувствовать себя частью проекта.

Круговая бизнес-модель

Для следования круговому дизайну требуется переработка бизнес-модели продукта . Завершить холст бизнес-модели поможет круглая линза.

Создание обещания бренда

Этот метод основан на следующем наблюдении: все больше и больше клиентов принимают решения о покупке на основе эмоциональной связи, которую они имеют с брендом.

Интересно определить, как бренд может эмоционально вовлечь своих клиентов; знать, что отличает его от других. Это может быть выделение , произведенного в [вашей стране] , прозрачность производственных процессов, происхождение материалов, переработка продукции, пожертвования, уплаченные за каждую покупку и т. Д.

3. Марка

Dans ce groupe, l’idée est de comprendre les besoins des utilisateurs, Trouver des possible à développer.Ce groupe comporte шесть методов:

  • Исследования, ориентированные на пользователя
  • Круговой мозговой штурм
  • Встроить механизмы обратной связи
  • Умный выбор материалов
  • Выбор концепта
  • Быстрое прототипирование

Исследования, ориентированные на пользователя

В этот метод встроены классические методы поиска пользователей. Однако, как и сервис-дизайн, круговой дизайн касается не только клиентов или пользователей. Это исследование касается всех, кто в данный момент участвует в потоке продуктов / услуг: поставщиков, производителей, розничных продавцов и т. Д.

Круговой мозговой штурм

Как следует из названия, это означает, что все собираются за столом, думают, предлагают идеи и анализируют наиболее подходящие. В руководстве есть внешняя ссылка, в которой перечислены семь правил успешного мозгового штурма.

Встроить механизмы обратной связи

Механизмы встраивания для сбора отзывов до выпуска продукта или услуги могут быть чрезвычайно эффективными. Чтобы собрать максимум отзывов, лучше настраивать интервью, опросы, следить за форумами, анализировать статистику и т. Д.

Умный выбор материалов

Всегда полезно понимать, какие материалы используются. «Материалы играют важную роль в экономике замкнутого цикла». Этот метод можно сделать, набрав специалиста (Строительные бригады).

Concept Selection

Этот метод отдает приоритет круговым концепциям, которые должны быть выделены в соответствии со стратегией организации. Какие концепции будут наиболее полезными, но при этом смогут обеспечить жизнеспособность проекта и не стать негибким? Я считаю, что этот метод требует двойного этического условия: Не идите на компромисс без ущерба для продукта!

Быстрое прототипирование

Создание прототипов снижает риски за счет тестирования идей перед их запуском.Этот метод тестирует продукт или услугу, прежде чем вкладывать значительные средства в материалы или рабочую силу. Это также позволяет заинтересованным сторонам адаптироваться в процессе.

4. Выпуск

Последняя группа касается вывода продукта или услуги на рынок. Он также включает шесть методов:

  • Составление карты пути продукта
  • Запустите, чтобы научиться
  • Представьте себе новое партнерство
  • Создайте свой рассказ
  • Объедините свою организацию
  • Циклы непрерывного обучения

Составление карты пути продукта

Если продукт или услуга действительно циркулируют, у них не будет конца срока службы, но они будут постоянно принимать новую форму.Можно задать следующие вопросы:

  • что можно продлить?
  • что можно улучшить?
  • можно ли изменить дизайн продукта?

В руководстве предлагается карта пути продукта, которая помогает составить карту пути продукта.

Запустите, чтобы узнать

Перед выпуском на рынок, возможно, стоит создать пилотную версию, которая будет расширенным пробным периодом решения.

В отличие от прототипирования, это законченное решение.Это может быть протестировано командой и заинтересованными сторонами. Этот метод очень близок к методу test and learn ; он основан на регулярных и относительно коротких фиксированных возвратах для исправления слабых мест.

Представьте себе новое партнерство

После создания прототипа, возможно, открылись новые возможности. Для достижения этих новых целей может потребоваться поиск новых партнеров.

Создайте свой рассказ

В этом методе рассказывания историй необходимо объединить и рассказать историю, которая подчеркивает круговой аспект продукта или услуги.Этот метод может выполнить UX writer .

Объедините свою организацию

Этот метод касается внутренней жизни организации. Основываясь на принципах дизайн-мышления, речь идет о том, чтобы организация могла перейти к цикличности. The Leitmotiv: Нет статус-кво!

Циклы непрерывного обучения

Этот метод направлен на то, чтобы максимально использовать комментарии, отзывы пользователей и спланировать следующие шаги в развитии продукта или услуги.Это может быть несколько вещей: новое предложение, новые возможности роста, определение следующих круговых шагов, которые еще не были реализованы, и т. Д.

В руководстве представлена ​​организационная схема, которая помогает использовать собранные отзывы. Основа бизнес-модели может помочь в планировании будущих разработок продуктов / услуг.


(PDF) — источник

Круглый дизайн

Круговой дизайн предоставляет новые методы, которые необходимо интегрировать в дополнение к методам старшего поколения: Дизайн-мышление , Сервисный дизайн и даже UX-дизайн .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *