Usando a decomposição de Cholesky para explorar diferenças individuais em relações longitudinais entre habilidades de leitura

Tornar-se um leitor hábil com a capacidade de ler e compreender o texto fluentemente é importante para os resultados escolares das crianças. Para evitar o desenvolvimento de problemas de leitura, é vital compreender em que medida diferentes habilidades de leitura preveem a compreensão da leitura. A pesquisa existente mostrou que as habilidades de leitura pré-leitura e de nível de palavra no ensino fundamental longitudinalmente prevêem a compreensão da leitura no ensino médio^1,2. As diferenças individuais nestas predições apontam na maior parte aos fatores genéticos subjacentes (e em certa medida, ambientais) do jardim de infância até a classe quatro^3,4. Entretanto, há uma necessidade de explorar se estes mesmos fatores genéticos e ambientais continuam a influenciar estas predições até classes do ensino médio.

Um método para obter uma melhor compreensão das diferenças individuais subjacentes às associações entre as habilidades de leitura do ensino fundamental e médio está usando a metodologia genética comportamental, especificamente o método de decomposição de Cholesky. O método de decomposição de Cholesky é considerado uma das análises padrão-ouro na genética comportamental. Este método é fácil de programar e resolver e permite a decomposição de variância e covariância em (A) genética, (C) ambiente compartilhado, e (e) influências ambientais não compartilhadas, geralmente em uma amostra de gêmeos. Um exemplo de uma decomposição de Cholesky univariada (uma variável) é indicado na Figura 1. O fator latente a refere-se a efeitos genéticos, que são influências genéticas herdadas dos pais. O fator latente C refere-se a efeitos ambientais compartilhados, que são aspectos do ambiente que servem para tornar os gêmeos mais semelhantes, como ambientes domésticos e escolares. Por fim, o fator latente de E refere-se a efeitos ambientais não compartilhados, que são influências ambientais que são exclusivas para cada gêmeo e contribuem para as diferenças entre gêmeos, como a própria experiência de cada um. O fator E também captura o erro de medição.

Figura 1: decomposição em (a) genética, (C) ambiente compartilhado, e (e) influências ambientais não compartilhadas. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Os fatores a, C e e na Figura 1 estimam a medida em que genes e ambientes influenciam uma variável (leitura). Ainda, para investigar diferenças individuais subjacentes as associações longitudinais entre mais de uma habilidade de leitura do elementar ao ensino médio, a análise longitudinal é necessária. Para responder a perguntas de pesquisa motivadas longitudinalmente, um método de decomposição de Cholesky multivariado é usado aqui⁵. Conceitualmente, o método de decomposição de Cholesky multivariado é semelhante à regressão múltipla hierárquica, de forma que a contribuição independente dos fatores genéticos e ambientais é avaliada após as contribuições de fatores anteriores terem sido tomadas em Conta.

Por exemplo, em uma decomposição de Cholesky multivariada com dados longitudinais em quatro pontos temporais (ver Figura 2), o primeiro conjunto de fatores [genético (a₁), ambiente compartilhado (C₁) e ambiente não compartilhado (e₁)] contribui para a variância de todas as variáveis, representadas como caminhos um₁₁,_{um 21}, um₃₁, um₄₁, c₁₁, c₂₁,…, e₁₁, etc., de um 1,_c1, e₁ fatores para cada variável . O segundo conjunto de fatores (A₂, C₂, e₂) contribui para a variância da segunda e das variáveis subsequentes após o controle para o primeiro ponto de tempo. O segundo conjunto de fatores é representado como caminhos a₂₂, a₃₂, a₄₂, c₂₂, c₃₂,…, e₂₂, etc. Em seguida, as influências do terceiro conjunto de fatores (A₃, C₃, E₃) são estimadas para a terceira e quarta variáveis após o controle para os dois pontos temporais anteriores. São representados como caminhos a₃₃, a₄₃, c_33, c_43, e₃₃, e₄₃. Finalmente, as influências do quarto conjunto de fatores (A₄, C₄, E₄) são medidos para o ponto de tempo final após o controle para todos os pontos de tempo anteriores. Eles são representados como caminhos a₄₄, c₄₄, e₄₄.

Figura 2: modelo de decomposição de Cholesky multivariada para quatro pontos temporais. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Nesta aplicação longitudinal do método de decomposição de Cholesky multivariada, as influências genéticas e ambientais em cada ponto de tempo são estimadas após os efeitos dos pontos temporais anteriores terem sido controlados. Como tal, este método permite a determinação da extensão a que as influências genéticas e ambientais originais vêm em linha em cada ponto de tempo particular, independente das influências dos pontos precedentes do tempo (estes efeitos são estimados por trajetos um_11, um ₂₂, a₃₃, a₄₄, c_11, c₂₂,…, e_11, e₂₂, etc.). Além disso, o método também permite o exame do grau em que as mesmas influências genéticas e ambientais (sobrepostas) são compartilhadas entre os pontos temporais. Em outras palavras, pode-se determinar em que medida as influências genéticas e ambientais se transportam de uma vez para outra (ou seja, esses efeitos são estimados por caminhos a₂₁, um₃₁, um₄₁, um₃₂, um₄₂, um ₄₃, c₂₁, c₃₁,…, e₂₁, etc.). Deve-se notar que os caminhos_{de 11}, c₁₁e e₁₁ representam todas as possíveis influências genéticas e ambientais até e incluindo o primeiro ponto de tempo, que pode ser único ou sobreposição com pontos de tempo anteriores. No entanto, os pontos temporais anteriores ao primeiro ponto de tempo não são estimados; Portanto, ele não pode ser determinado com precisão se eles representam influências únicas ou sobrepostas. Para fins de simplificação, eles são incluídos como influências únicas no relatório atual.

A ordem das variáveis medidas inseridas em uma decomposição de Cholesky é arbitrária. No entanto, a ordem é geralmente impulsionada por uma perspectiva teórica. Este é também o caso no presente estudo, em que a ordem foi baseada no desenvolvimento de habilidades de leitura, de modo que as habilidades de leitura no ensino fundamental são preditoras da compreensão da leitura no ensino médio.

Há vários relatos na literatura investigando fatores genéticos e ambientais subjacentes a associações longitudinais de habilidades de leitura utilizando o método de decomposição de Cholesky. Esses estudos anteriores concentraram-se principalmente na investigação das relações entre as habilidades de leitura entre escolares do ensino fundamental^6,7. Há apenas um estudo publicado examinando diferenças individuais associadas à leitura de classes elementares em classes do ensino médio usando o método de decomposição de Cholesky multivariada⁸. Este protocolo detalha o método multivariado da decomposição de Cholesky desse relatório específico para explorar diferenças individuais em relações longitudinais entre o conhecimento da letra do jardim de infância, consciência fonológica do jardim de infância, palavra-nível da primeira classe habilidades de leitura e compreensão de leitura da sétima série.

Os achados do estudo se concentram em usar o método de decomposição de Cholesky multivariado para distinguir entre dois tipos de influências genéticas e ambientais. Em primeiro lugar, mostra-se como estimar as influências genéticas e ambientais que transportam (sobreposição) do ensino fundamental para o ensino médio (por exemplo, estimar caminhos a₄₃, c₄₃e e₄₃, que são influências genéticas e ambientais sobre habilidades de leitura de nível de palavra do primeiro grau que afetam a compreensão de leitura na sétima série). Em segundo lugar, demonstra-se como estimar influências genéticas e ambientais únicas que vêm em linha em cada classe particular (por exemplo, estimar trajetos uns₃₃, c₃₃, e e₃₃, que são influências genéticas e ambientais originais em habilidades de leitura em nível de palavra que surgem na primeira série).