繰り返し測定anova：lmとlmer

私は両方lmとの間でlmer繰り返しの測定（2x2x2）でいくつかの相互作用テストを再現しようとしています。両方の方法を比較したいのは、繰り返し測定のSPSSのGLMがlmここに示したアプローチとまったく同じ結果をもたらすため、最後にSPSSとR-lmerを比較したいためです。これまでのところ、私はこれらの相互作用の一部を（密接に）再現することしかできませんでした。

私のポイントをよりよく説明するためのスクリプトを以下に示します。

library(data.table)
library(tidyr)
library(lmerTest)
library(MASS)

set.seed(1)

N     <- 100 # number of subjects
sigma <- 1   # popuplation sd
rho   <- .6  # correlation between variables

# X1:   a  a  a  a  b  b  b  b
# X2:   a  a  b  b  a  a  b  b
# X3:   a  b  a  b  a  b  a  b
mu <- c(5, 3, 3, 5, 3, 5, 5, 3) # means

# Simulate the data
sigma.mat <- rep(sigma, length(mu))
S <- matrix(sigma.mat, ncol = length(sigma.mat), nrow = length(sigma.mat))
Sigma <- t(S) * S * rho  
diag(Sigma) <- sigma**2
X <- data.table( mvrnorm(N, mu, Sigma) )
setnames(X, names(X), c("aaa", "aab", "aba", "abb", "baa", "bab", "bba", "bbb"))
X[, id := 1:.N]

# Long format
XL <- data.table( gather(X, key, Y, aaa:bbb) )
XL[, X1 := substr(key, 1, 1)]
XL[, X2 := substr(key, 2, 2)]
XL[, X3 := substr(key, 3, 3)]

# Recode long format (a = +1; b = -1)
XL[, X1c := ifelse(X1 == "a", +1, -1)]
XL[, X2c := ifelse(X2 == "a", +1, -1)]
XL[, X3c := ifelse(X3 == "a", +1, -1)]


### Composite scores to be used with lm
# X2:X3 2-way interaction (for half the data; i.e. when X1 == "a")
X[, X1a_X2.X3 := (aaa - aab) - (aba - abb)]

# X2:X3 2-way interaction (for all the data)
X[, aa := (aaa + baa) / 2]
X[, ab := (aab + bab) / 2]
X[, ba := (aba + bba) / 2]
X[, bb := (abb + bbb) / 2]
X[, X2.X3 := (aa - ab) - (ba - bb)]

# X1:X2:X3 3-way interaction (for all the data)
X[, X1.X2.X3 := ( (aaa - aab) - (aba - abb) ) - ( (baa - bab) - (bba - bbb) )]


### Fit models
# X2:X3 2-way interaction (for half the data; i.e. when X1 == "a")
summary( lm(X1a_X2.X3 ~ 1, X) ) # t = 34.13303
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c+X3c|id), XL[X1 == "a"]) ) # t = 34.132846  close match
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c+X3c||id), XL[X1 == "a"]) ) # t = 34.134624  close match

# X2:X3 2-way interaction (for all the data) 
summary( lm(X2.X3 ~ 1, X) ) # t = 0.3075025
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c+X3c|id), XL) ) # t = 0.1641932
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c+X3c||id), XL) ) # t = 0.1640710
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c*X3c|id), XL) ) # t = 0.1641765
anova(   lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c*X3c|id), XL), ddf = "Kenward-Roger" ) # t = 0.1643168
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c*X3c|id), XL, REML = FALSE) ) # t = 0.1645303
summary( lmer(Y ~ X2c*X3c + (X2c*X3c||id), XL) ) # t = 0.1640704

# X1:X2:X3 3-way interaction (for all the data)
summary( lm(X1.X2.X3 ~ 1, X) ) # t = 46.50177
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c - X1c:X2c:X3c|id), XL) ) # t = 49.0317599
anova(   lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c - X1c:X2c:X3c|id), XL), ddf = "Kenward-Roger" ) # t = 49.03176
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c - X1c:X2c:X3c|id), XL, REML = FALSE) ) # t = 49.2677606
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c - X1c:X2c:X3c||id), XL) ) # t = 46.5193774 close match
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c|id), XL) ) # unidentifiable
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c|id), XL,
              control = lmerControl(check.nobs.vs.nRE="ignore")) ) # t = 46.5148684 close match

上記からわかるように、lm推定値はどれも正確に一致していませんlmer。結果の一部は非常によく似ており、数値/計算上の理由により、異なる場合があります。両方の推定方法のギャップは、にとって特に大きいですX2:X3 2-way interaction (for all the data)。

私の質問は、両方の方法でまったく同じ結果を得る方法があるかどうか、および分析を実行する正しい方法があるかどうかですlmer（ただし、lm結果と一致しない場合があります）。

ボーナス：

t value3方向の相互作用に関連付けられたは、ファクターのコーディング方法に影響されることに気付きました。これは私には非常に奇妙に見えます。

summary( lmer(Y ~ X1*X2*X3 + (X1*X2*X3 - X1:X2:X3||id), XL) ) # t = 48.36
summary( lmer(Y ~ X1c*X2c*X3c + (X1c*X2c*X3c - X1c:X2c:X3c||id), XL) ) # t = 56.52

奇妙なことに、私があなたの最後のモデルを使用すると、完全一致ではなく、完全一致が見つかります。

Fixed effects:
            Estimate Std. Error       df t value Pr(>|t|)    
(Intercept)  3.91221    0.07242 99.00001  54.025   <2e-16 ***
X1c          0.03277    0.05006 99.00000   0.655    0.514    
X2c         -0.04836    0.04644 99.00000  -1.042    0.300    
X3c          0.04248    0.05009 99.00001   0.848    0.398    
X1c:X2c      0.08370    0.08747 98.99998   0.957    0.341    
X1c:X3c     -0.07025    0.08895 98.99994  -0.790    0.432    
X2c:X3c     -0.02957    0.09616 99.00000  -0.308    0.759    
X1c:X2c:X3c -8.14099    0.17507 99.00003 -46.502   <2e-16 ***