Сортировка шипов

Сортировка спайков — это класс методов, используемых при анализе электрофизиологических данных. спайков Алгоритмы сортировки используют форму(ы) сигналов, собранных с помощью одного или нескольких электродов в мозге, чтобы отличить активность одного или нескольких нейронов от фонового электрического шума.

Математик Кристоф Пуза объясняет технику сортировки нейронных спайков. (НейроМат/Викисклад)

Нейроны производят потенциалы действия , которые на лабораторном жаргоне называются «спайками». Часто этим термином обозначают электрические сигналы, регистрируемые вблизи отдельных нейронов с помощью микроэлектрода (исключение: «спайки» в записях ЭЭГ ). На этих записях потенциалы действия проявляются в виде резких всплесков (отклонений от базовой линии). Эти внеклеточные электроды улавливают все компоненты, составляющие поле в точке его контакта. Сюда входит составляющая, обусловленная синаптическими токами и потенциалами действия. Синаптические токи имеют более медленный ход, а спайки — более быстрый. Таким образом, они легко разделяются фильтрацией: высокие частоты для спайков и низкие частоты для синаптических механизмов. Синаптический ток способствует созданию глобального потенциала локального поля (LFP). ^[1] Сортировка спайков — это процесс назначения спайков разным нейронам. Основанием для этого является то, что точный временной ход спайка, регистрируемого электродом, зависит от размера и формы нейрона, положения записывающего электрода относительно нейрона и т. д. Эти электроды расположены вне клеток. в тканях, однако, часто «видят» спайки, генерируемые несколькими нейронами, находящимися поблизости. Поскольку формы спайков уникальны и вполне воспроизводимы для каждого нейрона, их можно использовать для различения спайков, производимых разными нейронами, т.е. для разделения активности, производимой каждым из них.

Технически это часто достигается на основе пиков разного размера (простая, но неточная версия) или более сложного анализа, в котором используется вся форма пиков. В этих методах часто используются такие инструменты, как основные компоненты или вейвлет- анализ.

Несколько электродов записывают разные формы сигналов для каждого отдельного спайка, вызванного нейронами вблизи электродов. Геометрическую конфигурацию электродов затем можно использовать для определения дополнительных размеров для анализа того, какие спайки возникли из какой отдельной клетки в записанной популяции клеток. Таким образом, сортировка пиков с использованием нескольких электродов лучше, чем сортировка, основанная просто на форме сигнала. Самая популярная установка предполагает использование четырех микроэлектродов, называемых «тетродами» (в отличие от лампового тетрода ) , хотя можно использовать и больше электродов. Регистрирующие электроды могут представлять собой металлические проволоки или мелкий шрифт на печатной плате с золотым или платиновым покрытием на открытых концах, чтобы обеспечить хороший контакт и предотвратить изменение сопротивления во время эксперимента.