一种识别和跟踪帕金森病患者丘脑底核神经元放电动力学转变的点过程方法

了解节律动力学在正常和疾病大脑功能中的作用是神经电生理学研究的一个重要领域。识别和跟踪与棘波序列相关的节律变化是一项额外的挑战，因为用于连续值神经记录的标准方法，如局部场电位、脑磁图和脑电图数据，需要通常不适用于点过程数据的假设。此外，研究表明，棘波序列的历史依赖性结构的细微变化会导致节律性放电模式的剧烈变化。在这里，我们提出了一个点过程建模框架来描述尖峰序列中的节律性尖峰动力学，测试这些动力学的统计显著变化，并跟踪这些变化的时间演变。我们首先构建了一个包含尖峰历史的两状态点过程模型，并开发了一个似然比检验来检测触发结构的变化。然后，我们应用自适应状态空间过滤器和平滑器来跟踪这些变化。我们通过一项模拟研究以及帕金森病患者丘脑底核内记录的实验数据来说明我们的方法。我们的分析表明，在手臂运动任务中，神经元经历了一种复杂的尖峰强度调制模式，其特征最初是在尖峰后20-40毫秒释放抑制性控制，然后在尖峰之后40-60毫秒释放兴奋性影响。