×

NeuroXidence:联合棘波事件过多或不足的可靠有效分析。 (英语) Zbl 1412.92040号

摘要:我们提出了一种名为NeuroXidence的非参数且计算效率高的方法,该方法检测两个或多个神经元的协调放电,并测试观察到的协调放电水平是否与偶然预期的水平有显著差异。该方法考虑了数据的完整自动结构,包括峰值活动中速率响应的变化和历史相关性。此外,该方法还考虑了数据集中逐个试验的可变性,例如速率响应及其延迟的可变性。NeuroXidence可以应用于仅持续几十毫秒的短数据窗口,从而能够跟踪与信息处理相关的瞬态神经元状态。我们通过模拟数据和猫视觉皮层记录的单单位活动证明,NeuroXidence能够可靠地区分偶然发生的重大事件和虚假事件。

MSC公司:

92C20美元 神经生物学
92B25型 生物节律和同步
62页第10页 统计学在生物学和医学中的应用;元分析
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: DOI程序

参考文献:

[1] Abeles,M.和Gerstein,G.L.(1988年)。检测同时记录的单个神经元的时空放电模式。神经生理学杂志,60909-924。
[2] Aertsen,A.、Diesmann,M.、Gewaltig,M.O.、Grün,S.和Rotter,S.(2001)。皮层网络中的神经动力学——联合扣球项目的精确度。诺华基金会研讨会,239193-204。
[3] Aertsen,A.M.、Gerstein,G.L.、Habib,M.K.和Palm,G.(1989)。神经元放电相关性动力学:“有效连接性”的调制。神经生理学杂志,61900-917。
[4] Baker,S.N.和Gerstein,G.L.(2001年)。响应延迟的确定及其在互相关度量标准化中的应用。神经计算,131351-1377·Zbl 0963.68642号 ·doi:10.1162/08997660152002889
[5] Baker,S.N.和Lemon,R.N.(2000年)。猴子初级和辅助运动区的精确时空重复模式发生在偶然水平。神经生理学杂志,841770-1780。
[6] Barbieri,R.、Frank,L.M.、Nguyen,D.P.、Quirk,M.C.、Solo,V.、Wilson,M.A.等人(2004年)。神经集成中信息编码的动态分析。神经计算,16,277-307·Zbl 1047.92008年 ·doi:10.11162/089976040322742038
[7] Barbieri,R.、Wilson,M.A.、Frank,L.M.和Brown,E.N.(2005)。使用贝叶斯算法对海马时空表示进行分析,用于神经棘波序列解码。IEEE神经系统与康复工程学报,13,131-136·doi:10.1109/TNSRE.2005.847368
[8] Bi,G.Q.和Poo,M.M.(1998)。培养海马神经元的突触修饰:对放电时间、突触强度和突触后细胞类型的依赖性。神经科学杂志,18,10464-10472。
[9] Boneau,C.A.(1960年)。违反t检验假设的影响。心理学公报,57,49-64。
[10] Brody,C.D.(1998年)。神经元静息电位的缓慢共变可能导致其棘波序列中人为快速的相互关联。《神经生理学杂志》,8033345-3351。
[11] Brody,C.D.(1999)。没有同步性的关联。神经计算,11537-1551·数字对象标识代码:10.1162/08997669900016133
[12] Brown,E.N.、Frank,L.M.、Tang,D.、Quirk,M.C.和Wilson,M.A.(1998年)。神经棘波序列解码的统计范式应用于大鼠海马位置细胞的整体放电模式的位置预测。《神经科学杂志》,第18期,第7411-7425页。
[13] Brown,E.N.、Kass,R.E.和Mitra,P.P.(2004)。多神经棘波训练数据分析:现状和未来挑战。《自然神经科学》,第7456-461页·doi:10.1038/nn1228
[14] Czanner,G.、Grün,S.和Iyengar,S.(2005)。雪花图理论及其和高阶分析方法的关系。神经计算,17,1456-1479·Zbl 1064.92007年 ·doi:10.1162/0899766053723041
[15] Fetz,E.E.(1997)。神经群体中的时间编码?科学,2781901-1902·doi:10.1126/science.278.5345.1901
[16] Fries,P.、Neuenschwander,S.、Engel,A.K.、Goebel,R.和Singer,W.(2001a)。通过相关潜伏期转移实现快速特征选择性神经元同步。《自然神经科学》,4194-200·数字对象标识代码:10.1038/84032
[17] Fries,P.、Roelfsema,P.R.、Engel,A.K.、König,P.和Singer,W.(1997年)。视觉皮层振荡反应的同步性与眼间竞争的感知相关。《美利坚合众国国家科学院院刊》,9412699-12704·doi:10.1073/pnas.94.23.12699
[18] Fries,P.、Schröder,J.H.、Roelfsema,P.R.、Singer,W.和Engel,A.K.(2002)。初级视皮层振荡神经元同步与刺激选择的相关性。《神经科学杂志》,22,3739-3754。
[19] Fries,P.、Schröder,J.H.、Singer,W.和Engel,A.K.(2001b)。斜视猫和正常猫在眼间竞争中的知觉选择和抑制条件。视觉研究,41771-783·doi:10.1016/S0042-6989(00)00299-6
[20] Gerstein,G.L.、Bedenbaugh,P.和Aertsen,M.H.(1989)。神经元组件。IEEE生物医学工程汇刊,36,4-14·数字对象标识代码:10.1109/10.16444
[21] Gerstein,G.L.和Perkel,D.H.(1969年)。同时记录的动作电位序列:分析和功能解释。科学,164828-830·doi:10.1126/science.164.3881.828
[22] Gerstein,G.L.和Perkel,D.H.(1972年)。神经元放电序列之间的相互时间关系。用于显示和分析的统计技术。生物物理杂志,12,453-473。
[23] Gray,C.M.、König,P.、Engel,A.K.和Singer,W.(1989年)。猫视觉皮层的振荡反应表现为列间同步,反映了整体刺激特性。《自然》,第338、334-337页·数字对象标识代码:10.1038/338334a0
[24] Grün,S.、Diesmann,M.和Aertsen,A.(2002a)。多个单神经元放电活动中的单一事件:I.检测和意义。神经计算,14,43-80·Zbl 0985.62093号 ·doi:10.1162/089976602753284455
[25] Grün,S.、Diesmann,M.和Aertsen,A.(2002b)。多个单神经元放电活动中的单一事件:II。非平稳数据。神经计算,14,81-119·Zbl 1005.92006年 ·doi:10.1162/089976602753284464
[26] Grün,S.、Diesmann,M.、Grammont,F.、Riehle,A.和Aertsen,A.(1999年)。在不离散时间的情况下检测单一事件。神经科学方法杂志,94,67-79·doi:10.1016/S0165-0270(99)00126-0
[27] Grün,S.、Riehle,A.和Diesmann,M.(2003)。交叉试验非平稳性对联合扣球项目的影响。生物控制论,88,335-351·Zbl 1075.92013年 ·doi:10.1007/s00422-002-0386-2
[28] Hebb,D.O.(1949年)。行为的组织。神经生理学理论。纽约:Wiley。
[29] Hopfield,J.和Brody,C.D.(2000年)。什么是瞬间?短时间内“皮层”感觉整合。《美利坚合众国国家科学院院刊》,97,13919-13924·doi:10.1073/pnas.250483697
[30] 霍普菲尔德,J.J.和布罗迪,C.D.(2001)。什么是瞬间?瞬态同步作为时空整合的集体机制。《美利坚合众国国家科学院院刊》,98,1282-1287·doi:10.1073/pnas.031567098
[31] Ikegaya,Y.、Aaron,G.、Cossart,R.、Aronov,D.、Lampl,I.、Ferster,D.等人(2004年)。合成链和皮层歌曲:皮层活动的时间模块。《科学》,304,559-564·doi:10.1126/science.1093173
[32] Kass,R.E.、Ventura,V.和Brown,E.N.(2005)。神经元数据分析中的统计问题。神经生理学杂志,94,8-25·doi:10.1152/jn.00648.2004
[33] König,P.(1994)。量化神经元活动的同步性和振荡性的方法。神经科学方法杂志,54,31-37·doi:10.1016/0165-0270(94)90157-0
[34] Kuhn,A.、Aertsen,A.和Rotter,S.(2003)。输入信号群的高阶统计和简单模型神经元的响应。神经计算,15,67-101·兹比尔1026.92011 ·doi:10.1162/089976603321043702
[35] Lachaux,J.P.、Rodriguez,E.、Martinerie,J.、Adam,C.、Hasboun,D.和Varela,F.J.(2000)。视觉刺激触发的人类颅内记录中γ带活动的定量研究。欧洲神经科学杂志,122608-2622·文件编号:10.1046/j.1460-9568.2000.00163.x
[36] Markram,H.、Lubke,J.、Frotscher,M.和Sakmann,B.(1997年)。突触后AP和EPSP的重合对突触效能的调节。《科学》,275,213-215·doi:10.126/科学275.5297.213
[37] Martignon,L.、Deco,G.、Laskey,K.、Diamond,M.、Freiwald,W.和Vaadia,E.(2000年)。神经编码:细胞集合神经统计中的高阶时间模式。神经计算,122621-2653·doi:10.11162/089977600300014872
[38] Nakahara,H.和Amari,S.(2002年)。神经棘波的信息几何测量。神经计算,142269-2316·Zbl 1018.68068号 ·doi:10.1162/08997660260293238
[39] Okatan,M.、Wilson,M.A.和Brown,E.N.(2005)。使用集成神经尖峰活动的网络似然模型分析功能连通性。神经计算,172927-1961·Zbl 1076.92011号 ·doi:10.1162/0899766054322973
[40] Oram,M.W.和Perrett,D.I.(1992年)。区分面部和头部不同观点的神经反应的时间进程。《神经生理学杂志》,68,70-84。
[41] Oram,M.W.、Wiener,M.C.、Lestienne,R.和Richmond,B.J.(1999)。视觉系统神经元反应中精确计时棘波模式的随机性。神经生理学杂志,813021-3033。
[42] Oweiss,K.、Jin,R.和Suhail,R.(2007)。利用尺度空间谱聚类识别具有局部和全局连通性的神经元集合。神经计算,701728-1734·doi:10.1016/j.neucom.2006.10.072
[43] Pipa,G.(2003)。专利申请DE10008251A1:Verfahren zum Erfassen und Auswerten von Korrelationen。2003年。
[44] Pipa,G.和Grün,S.(2003)。通过洗牌和重采样对联合扣球事件进行非参数显著性估计。神经计算,52-54,31-37·doi:10.1016/S0925-2312(02)00823-8
[45] Pipa,G.、Riehle,A.和Grün,S.(2006)。基于NeuroXidence的任务相关尖峰电位过多一致性验证。神经计算,doi:10.1016/j.neucom.2006.10.142。
[46] Riehle,A.、Grün,S.、Diesmann,M.和Aertsen,A.(1997)。运动皮层功能中的棘波同步和速率调制不同。科学,2781950-1953·doi:10.1126/science.278.5345.1950
[47] Rodriguez,E.、George,N.、Lachaux,J.P.、Martinerie,J.、Renault,B.和Varela,F.J.(1999年)。感知的阴影:人类大脑活动的长距离同步。《自然》,397430-433·数字对象标识代码:10.1038/17002
[48] Roy,A.、Steinmetz,P.N.和Niebur,E.(2000年)。单一事件分析的速率限制。神经计算,12063-20082·doi:10.1162/089976600300015060
[49] Samonds,J.M.、Allison,J.D.、Brown,H.A.和Bonds,A.B.(2003)。17区神经元对之间的合作增强了方向的精细辨别。神经科学杂志,232416-2425。
[50] Samonds,J.M.和Bonds,A.B.(2004)。神经同步性的实时可视化,用于识别协调的细胞集合。神经科学方法杂志,139,51-60·doi:10.1016/j.jneumeth.2004.04.035
[51] Schneider,G.、Havenith,M.N.和Nikolić,D.(2006年)。通过互相关检测大型神经元网络的时空结构。神经计算,18,2387-2413·Zbl 1106.92016号 ·doi:10.1162/neco.2006.18.10.2387
[52] Schneidman,E.、Berry,M.J.、Segev,R.和Bialek W.(2006年)。弱成对关联意味着神经群体中存在强关联的网络状态。《自然》,4401007-1012·doi:10.1038/nature04701
[53] Schneidman,E.、Bialek,W.和Berry,M.J.(2003)。人口编码中的协同、冗余和独立性。测试猕猴颞下皮质神经群之间相互作用的非线性和直接性。神经科学杂志,2311539-11553。
[54] Schreiber,T.和Schmitz,A.(2000年)。代孕时间序列。《物理D非线性现象》,142346-382·Zbl 1098.62551号 ·doi:10.1016/S0167-2789(00)00043-9
[55] Shadlen,M.N.和Newsome,W.T.(1994年)。噪音、神经代码和皮层组织。神经生物学最新观点,4569-579·doi:10.1016/0959-4388(94)90059-0
[56] Sharpee,T.、Rust,N.C.和Bialek,W.(2004)。分析神经对自然信号的反应:最大信息维度。神经计算,16,223-250·Zbl 1054.92018年 ·数字对象标识代码:10.1162/089976604322742010
[57] 辛格,W.(1999)。神经同步性:关系定义的通用代码?神经元,24岁,25-49岁·doi:10.1016/S0896-6273(00)80821-1
[58] Sjostrom,P.J.、Turrigiano,G.G.和Nelson,S.B.(2001年)。速率、时间和合作性共同决定了皮层突触可塑性。神经元,321149-1164·doi:10.1016/S0896-6273(01)00542-6
[59] Tallon-Baudry,C.、Kreiter,A.和Bertrand,O.(1999)。人类视觉短期记忆任务中γ和β波段的持续和瞬态振荡反应。视觉神经科学,16,449-459。
[60] Tallon-Baudry,C.、Mandon,S.、Freiwald,W.A.和Kreiter,A.K.(2004)。猴子颞叶的振荡同步性与视觉短期记忆任务的表现相关。大脑皮层,14713-720·doi:10.1093/cercor/bhh031
[61] Tetko,I.V.和Villa,A.E.(2001)。一种用于分析神经元放电序列时空模式的模式分组算法。1.检测重复模式。神经科学方法杂志,105,1-14·doi:10.1016/S0165-0270(00)00336-8
[62] Thorpe,S.、Fize,D.和Marlot,C.(1996)。人类视觉系统中的处理速度。《自然》,381520-522·数字对象标识代码:10.1038/381520a0
[63] Vaadia,E.和Abeles,M.(1987年)。听觉皮层中单个单位、成对单位和三重单位的时间放电模式。以色列医学杂志,23,75-83。
[64] von der Malsburg,C.(1981年)。脑功能相关理论(Int.Rep.No.81-2)。报告。
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。