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Importancia de VD Inferencia Serie de tiempo Vitamin D level statistics analisys for argentina’s central region Jos ´ e Bavio 1 Carina Fern´ andez 1 Patricia Fern´ andez 2 Beatriz Marr ´ on 1 1 Departamento de Matem ´ atica, Universidad Nacional del Sur 2 IACA Laboratorios Baha Blanca, Junio - 2017 Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 1

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Vitamin D level statistics analisys forargentina’s central region

Jose Bavio 1 Carina Fernandez 1 Patricia Fernandez 2

Beatriz Marron 1

1Departamento de Matematica, Universidad Nacional del Sur

2IACA Laboratorios

Baha Blanca, Junio - 2017

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 1

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Resumen

Descripcion del problema:

Importancia de la Vitamina D (VD)Descripcion de la informacion.

Inferencias.Analisis de correlacion.

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 2

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Resumen

Descripcion del problema:

Importancia de la Vitamina D (VD)Descripcion de la informacion.

Inferencias.Analisis de correlacion.

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 2

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Resumen

Descripcion del problema:

Importancia de la Vitamina D (VD)Descripcion de la informacion.

Inferencias.

Analisis de correlacion.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Resumen

Descripcion del problema:

Importancia de la Vitamina D (VD)Descripcion de la informacion.

Inferencias.Analisis de correlacion.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Importancia e incorporacion de VD en el organismo

Interviene en la asimilacion y el aprovechamiento de losminerales que recibe nuestro cuerpo. En el caso del calcioes de especial importancia la accion de esta vitamina.

La deficiencia cronica aumenta el riesgo de cancer,hipertension, enfermedades autoinmunes, desordeneshormonales, autismo, raquitismo y osteopenia en infantes,etc.Muy pocos alimentos contienen VD, y en cantidades muybajas.Se fotosintetiza en la piel, por lo que depende de factoresindividuales, socioculturales y medioambientales.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Importancia e incorporacion de VD en el organismo

Interviene en la asimilacion y el aprovechamiento de losminerales que recibe nuestro cuerpo. En el caso del calcioes de especial importancia la accion de esta vitamina.La deficiencia cronica aumenta el riesgo de cancer,hipertension, enfermedades autoinmunes, desordeneshormonales, autismo, raquitismo y osteopenia en infantes,etc.

Muy pocos alimentos contienen VD, y en cantidades muybajas.Se fotosintetiza en la piel, por lo que depende de factoresindividuales, socioculturales y medioambientales.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Importancia e incorporacion de VD en el organismo

Interviene en la asimilacion y el aprovechamiento de losminerales que recibe nuestro cuerpo. En el caso del calcioes de especial importancia la accion de esta vitamina.La deficiencia cronica aumenta el riesgo de cancer,hipertension, enfermedades autoinmunes, desordeneshormonales, autismo, raquitismo y osteopenia en infantes,etc.Muy pocos alimentos contienen VD, y en cantidades muybajas.

Se fotosintetiza en la piel, por lo que depende de factoresindividuales, socioculturales y medioambientales.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Importancia e incorporacion de VD en el organismo

Interviene en la asimilacion y el aprovechamiento de losminerales que recibe nuestro cuerpo. En el caso del calcioes de especial importancia la accion de esta vitamina.La deficiencia cronica aumenta el riesgo de cancer,hipertension, enfermedades autoinmunes, desordeneshormonales, autismo, raquitismo y osteopenia en infantes,etc.Muy pocos alimentos contienen VD, y en cantidades muybajas.Se fotosintetiza en la piel, por lo que depende de factoresindividuales, socioculturales y medioambientales.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Niveles de VD

Existe consenso en que la mejor forma de medir VD esanalizando los niveles de la molecula 25-hydroxy-vitaminD3.

La presencia de VD se estratifica en los siguientes niveles:

1 deficiencia, por debajo de 20 ng/dL2 insuficiencia, entre 20 y 30 ng/dL3 saludable, por encima de 40 ng/dL.4 hipervitaminosis, por encima de 150 ng/dL.

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Serie de tiempo

Niveles de VD

Existe consenso en que la mejor forma de medir VD esanalizando los niveles de la molecula 25-hydroxy-vitaminD3.

La presencia de VD se estratifica en los siguientes niveles:

1 deficiencia, por debajo de 20 ng/dL2 insuficiencia, entre 20 y 30 ng/dL3 saludable, por encima de 40 ng/dL.4 hipervitaminosis, por encima de 150 ng/dL.

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Serie de tiempo

Niveles de VD

Existe consenso en que la mejor forma de medir VD esanalizando los niveles de la molecula 25-hydroxy-vitaminD3.

La presencia de VD se estratifica en los siguientes niveles:

1 deficiencia, por debajo de 20 ng/dL2 insuficiencia, entre 20 y 30 ng/dL3 saludable, por encima de 40 ng/dL.4 hipervitaminosis, por encima de 150 ng/dL.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Preprocesamiento de Datos

Analizamos una muestra de 80.763 datos de Argentinaque contiene informacion de:

fecha del estudionivel de VD (medida en ng/dL.)sexolocalidad de procedenciaedad

Se eliminaron datos:individuos repetidos.Outliers.

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Serie de tiempo

Preprocesamiento de Datos

Analizamos una muestra de 80.763 datos de Argentinaque contiene informacion de:

fecha del estudionivel de VD (medida en ng/dL.)sexolocalidad de procedenciaedad

Se eliminaron datos:individuos repetidos.Outliers.

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Serie de tiempo

Preprocesamiento de Datos

Analizamos una muestra de 80.763 datos de Argentinaque contiene informacion de:

fecha del estudionivel de VD (medida en ng/dL.)sexolocalidad de procedenciaedad

Se eliminaron datos:individuos repetidos.Outliers.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Estudio por Zona Geografica

Consideramos las siguientes zonas de estudio:

Z1= mas de 45◦ sur de latitud(desde Rıo Grande hasta AltoRıo Senguer).

Z2= Entre 45◦ y 40◦ de latitudsur (Esquel a GeneralConesa).

Z3= Entre 40◦ y 35◦ latitud sur(desde Junın de los Andeshasta Realico).

Z4= Menos de 35◦ latitud sur(desde General Alvear a SanSalvador de Jujuy).

Z4

Z3

Z2

Z1

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Resumen de datos por Zona Geografica

< 40 ng/dL ≥ 40 ng/dL Total

Z1 15268 341 15609Z2 16749 733 17482Z3 35175 1766 36941Z4 10266 465 10731

Total 77458 3305 80763

Table: Conteo de individuos porzona geografica y nivel de VD.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba para Zona Geografica Central

Trabajo previo probamos no homogeneidad por zonasgeografica y por estaciones.

Definimos:

pi=“proporcion de individuos con nivel de VD ≥ 40 ng/dL.,en la zona Zi ”; i=2,3

Planteo de hipotesis:

H0 : p2 ≥ p3, vs,H1: p2 < p3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -3,0587 0,0011

Conclusion: hay evidencia que apoya p2 < p3

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba para Zona Geografica Central

Trabajo previo probamos no homogeneidad por zonasgeografica y por estaciones.Definimos:

pi=“proporcion de individuos con nivel de VD ≥ 40 ng/dL.,en la zona Zi ”; i=2,3

Planteo de hipotesis:

H0 : p2 ≥ p3, vs,H1: p2 < p3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -3,0587 0,0011

Conclusion: hay evidencia que apoya p2 < p3

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba para Zona Geografica Central

Trabajo previo probamos no homogeneidad por zonasgeografica y por estaciones.Definimos:

pi=“proporcion de individuos con nivel de VD ≥ 40 ng/dL.,en la zona Zi ”; i=2,3

Planteo de hipotesis:

H0 : p2 ≥ p3, vs,H1: p2 < p3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -3,0587 0,0011

Conclusion: hay evidencia que apoya p2 < p3

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba para Zona Geografica Central

Trabajo previo probamos no homogeneidad por zonasgeografica y por estaciones.Definimos:

pi=“proporcion de individuos con nivel de VD ≥ 40 ng/dL.,en la zona Zi ”; i=2,3

Planteo de hipotesis:

H0 : p2 ≥ p3, vs,H1: p2 < p3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -3,0587 0,0011

Conclusion: hay evidencia que apoya p2 < p3

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Estudio por Zona Geografica Central en Verano

Estudiamos ahora el nivel de VD para aquellos individuosque se realizaron el estudio en verano residentes en laszonas 2 y 3.

VD ≥ 40 VD < 40 TotalZ2 y Verano 322 3165 3487Z3 y Verano 749 6212 6961Total 1071 9377 10448

Table: Conteo de individuos residentes en Z2 y Z3 que serealizaron el estudio en verano y Nivel de VD

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Estudio por Zona Geografica Central en Verano

Estudiamos ahora el nivel de VD para aquellos individuosque se realizaron el estudio en verano residentes en laszonas 2 y 3.

VD ≥ 40 VD < 40 TotalZ2 y Verano 322 3165 3487Z3 y Verano 749 6212 6961Total 1071 9377 10448

Table: Conteo de individuos residentes en Z2 y Z3 que serealizaron el estudio en verano y Nivel de VD

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba por Zona Geografica Central en Verano

Definimos:pi,v = “Proporcion de individuos que residen en la Zona i,que se realizaron el estudio en verano, con nivelessaludables de VD; i=2,3.

Planteo de hipotesis:

H0 : pv ,2 ≥ pv ,3, vs,H1: pv ,2 < pv ,3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -2,4244 0,0077

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba por Zona Geografica Central en Verano

Definimos:pi,v = “Proporcion de individuos que residen en la Zona i,que se realizaron el estudio en verano, con nivelessaludables de VD; i=2,3.

Planteo de hipotesis:

H0 : pv ,2 ≥ pv ,3, vs,H1: pv ,2 < pv ,3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -2,4244 0,0077

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Prueba por Zona Geografica Central en Verano

Definimos:pi,v = “Proporcion de individuos que residen en la Zona i,que se realizaron el estudio en verano, con nivelessaludables de VD; i=2,3.

Planteo de hipotesis:

H0 : pv ,2 ≥ pv ,3, vs,H1: pv ,2 < pv ,3.

Resultado de prueba:

Estadıstico Valor p valorZ dif. de proporciones -2,4244 0,0077

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Analisis de Series de Tiempo

Consideramos los datos en una serie de tiempo.

0 200 400 600 800 1000 12000

50

100

150

200

Figure: La densidad de puntos no permite sacar conclusiones.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Analizamos la evolucion para alguna medida de centralizacion.

Mar 2013 Jul 2013 Nov 2013 Mar 2014 Jul 2014 Nov 2014 Mar 2015 Jul 2015 Nov 20155

10

15

20

25

30

35

40

45VD Time Evolution

Mean ValuesQ_1

Q_2

Q_3

Los cuantiles muestran ciclos anuales.Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 12

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Descomponemos la serie de medias utilizamos el filtro deHodrick-Prescott (HP).

Tecnica estandar para separar tendencia de largo plazo defluctuaciones de alta frecuencia en series de tiempo.Requiere la eleccion de un λ parametro a priori, quemodula la suavidad de la tendencia.Depende de la longitud de los ciclos que se intentanextraer y la periodicidad de los datos. (λ = 144000)

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Serie de tiempo

Descomponemos la serie de medias utilizamos el filtro deHodrick-Prescott (HP).Tecnica estandar para separar tendencia de largo plazo defluctuaciones de alta frecuencia en series de tiempo.

Requiere la eleccion de un λ parametro a priori, quemodula la suavidad de la tendencia.Depende de la longitud de los ciclos que se intentanextraer y la periodicidad de los datos. (λ = 144000)

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Serie de tiempo

Descomponemos la serie de medias utilizamos el filtro deHodrick-Prescott (HP).Tecnica estandar para separar tendencia de largo plazo defluctuaciones de alta frecuencia en series de tiempo.Requiere la eleccion de un λ parametro a priori, quemodula la suavidad de la tendencia.Depende de la longitud de los ciclos que se intentanextraer y la periodicidad de los datos. (λ = 144000)

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15

Months

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z2Trend Z2max sun hs.min sun hs.

5

10

15

20

25

30

35

40

Sun h

s per

day

VD vs Sunlight Hs. correlation. Latitude between -45 and -40

13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15

Months

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z3Trend Z3max sun hs.min sun hs.

101 Sun h

s per

day

VD vs Sunlight Hs. correlation. Latitude between -40 and -35

Figure: En graficos separados, no se aprecia diferencia entre zonas.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Grafico superpuesto de las medias no se permite apreciardiferencias

12/01/13 13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15 26/02/16

Months

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z3

5

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z2

5

10

15

20

25

30

35

40

Sun h

s per

day

Mar 2013 Jul 2013 Nov 2013 Mar 2014 Jul 2014 Nov 2014 Mar 2015 Jul 2015 Nov 2015

Months

14

16

18

20

22

24

26

28

Vit. D

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 15

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Grafico superpuesto de las medias no se permite apreciardiferencias

12/01/13 13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15 26/02/16

Months

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z3

5

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z2

5

10

15

20

25

30

35

40

Sun h

s per

day

Mar 2013 Jul 2013 Nov 2013 Mar 2014 Jul 2014 Nov 2014 Mar 2015 Jul 2015 Nov 2015

Months

14

16

18

20

22

24

26

28

Vit. D

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 15

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Grafico superpuesto de las medias no se permite apreciardiferencias

12/01/13 13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15 26/02/16

Months

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z3

5

10

15

20

25

30

35

40

Vit. D

Mean Z2

5

10

15

20

25

30

35

40

Sun h

s per

day

Mar 2013 Jul 2013 Nov 2013 Mar 2014 Jul 2014 Nov 2014 Mar 2015 Jul 2015 Nov 2015

Months

14

16

18

20

22

24

26

28

Vit. D

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 15

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Correlacion Cruzada

Comportamiento de maximos en verano y mınimos eninviernoProponemos analisis de correlacion con la serie de tiempocantidad de horas de luz diarias en las zonas.

12/01/13 13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15 26/02/16

Months

5

10

15

20

25

30

Vit

. D

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 16

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Correlacion Cruzada

Comportamiento de maximos en verano y mınimos eninviernoProponemos analisis de correlacion con la serie de tiempocantidad de horas de luz diarias en las zonas.

12/01/13 13/03/13 12/05/13 11/07/13 09/09/13 08/11/13 07/01/14 08/03/14 07/05/14 06/07/14 04/09/14 03/11/14 02/01/15 03/03/15 02/05/15 01/07/15 30/08/15 29/10/15 28/12/15 26/02/16

Months

5

10

15

20

25

30

Vit

. D

Bav-Fer-Mar-Fer IACA-UNS VD level analisys Baha Blanca, Junio - 2017 16

Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Correlacion cruzada:Zona 3

1 serie interpolada arroja un lag de 65 dias2 serie filtrada arroja 61

Zona 21 serie interpolada arroja un lag de 48 dias2 serie filtrada lag de 55 dıas

Discrepancias llevan a medir otros observables relacionadoscon el retraso. (retraso de maximos y mınimos)

Zona 2013 2014 2015 Promedio CC Medias CC TrendZ3 Max 81 51 54 62 65 61Z3 Min 100 50 56 70 65 61Z2 Max 66 54 50 57 48 55Z2 Min 68 93 55 72 48 55

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Conclusiones y Trabajo a Futuro

Encontramos diferencias en la proporcion de individuos conniveles saludables de vitamina D segun la ubicacion geograficade residencia y la estacion del ano.

Clasificar simultaneamente la informacion teniendo en cuenta laubicacion geografica de residencia y la estacion del ano paraestudiar su interaccion con mayor profundidad.

Obtuvimos la estimacion del retraso para las distintas zonasanalizando la correlacion entre la cantidad de horas de luz y losvalores medios de VD durante el ano.

Encontrar formas superadoras de calcular el retraso de maneradinamica. Ej: correlacion por ventanas, Dynamic Time Warping,que permitan explicar mejor la diferencia de comportamiento delas senales observadas entre invierno y verano.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Conclusiones y Trabajo a Futuro

Encontramos diferencias en la proporcion de individuos conniveles saludables de vitamina D segun la ubicacion geograficade residencia y la estacion del ano.

Clasificar simultaneamente la informacion teniendo en cuenta laubicacion geografica de residencia y la estacion del ano paraestudiar su interaccion con mayor profundidad.

Obtuvimos la estimacion del retraso para las distintas zonasanalizando la correlacion entre la cantidad de horas de luz y losvalores medios de VD durante el ano.

Encontrar formas superadoras de calcular el retraso de maneradinamica. Ej: correlacion por ventanas, Dynamic Time Warping,que permitan explicar mejor la diferencia de comportamiento delas senales observadas entre invierno y verano.

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Importancia de VDInferencia

Serie de tiempo

Conclusiones y Trabajo a Futuro

Encontramos diferencias en la proporcion de individuos conniveles saludables de vitamina D segun la ubicacion geograficade residencia y la estacion del ano.

Clasificar simultaneamente la informacion teniendo en cuenta laubicacion geografica de residencia y la estacion del ano paraestudiar su interaccion con mayor profundidad.

Obtuvimos la estimacion del retraso para las distintas zonasanalizando la correlacion entre la cantidad de horas de luz y losvalores medios de VD durante el ano.

Encontrar formas superadoras de calcular el retraso de maneradinamica. Ej: correlacion por ventanas, Dynamic Time Warping,que permitan explicar mejor la diferencia de comportamiento delas senales observadas entre invierno y verano.

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Encontramos diferencias en la proporcion de individuos conniveles saludables de vitamina D segun la ubicacion geograficade residencia y la estacion del ano.

Clasificar simultaneamente la informacion teniendo en cuenta laubicacion geografica de residencia y la estacion del ano paraestudiar su interaccion con mayor profundidad.

Obtuvimos la estimacion del retraso para las distintas zonasanalizando la correlacion entre la cantidad de horas de luz y losvalores medios de VD durante el ano.

Encontrar formas superadoras de calcular el retraso de maneradinamica. Ej: correlacion por ventanas, Dynamic Time Warping,que permitan explicar mejor la diferencia de comportamiento delas senales observadas entre invierno y verano.

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Bibliografıa I

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MUCHAS GRACIAS

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