Een visuele gids voor het sorteren van elektrofysiologische registraties met behulp van 'SpikeSorter'

Summary

Het artikel laat zien hoe het programma SpikeSorter te gebruiken om spikes te detecteren en sorteren in extracellulaire opnames gemaakt met multi-elektrode arrays.

Abstract

Er zijn weinig zelfstandige softwaretoepassingen beschikbaar voor het sorteren van spikes uit opnames gemaakt met multi-elektroden arrays. Idealiter zou een toepassing gebruiksvriendelijk moeten zijn met een grafische gebruikersinterface, in staat zijn om gegevensbestanden in verschillende formaten te lezen en gebruikers een flexibele set tools te bieden waarmee ze extracellulaire spanningsgolfvormen van verschillende eenheden kunnen detecteren en sorteren met een bepaalde mate van betrouwbaarheid. Eerder gepubliceerde methoden voor het sorteren van spikes zijn nu beschikbaar in een softwareprogramma, SpikeSorter, dat bedoeld is om elektrofysiologen een complete set tools te bieden voor het sorteren, beginnend bij het rauwe opgenomen gegevensbestand en eindigend met de export van gesorteerd spike-tijden. Procedures zijn geautomatiseerd voor zover dit momenteel mogelijk is. Het artikel legt het gebruik van het programma uit en illustreert dit. Een representatieve gegevensbestand wordt geopend, extracellulaire sporen worden gefilterd, gebeurtenissen worden gedetecteerd en vervolgens geclusterd. Een aantal problemen die vaak voorkomen tijdens het sorteren, worden geïllustreerd, waaronder de artefactuele oversplitsing van eenheden als gevolg van de neiging van sommige eenheden om spikes in paren te ontstaan waarbij de tweede spike aanzienlijk kleiner is dan de eerste, en oversplitsing veroorzaakt door langzame variatie in spike-hoogte in de loop van de tijd die in sommige eenheden wordt aangetroffen. De nauwkeurigheid van de prestaties van SpikeSorter is getest met surrogate grondwaarheidsgegevens en bleek vergelijkbaar te zijn met die van andere algoritmen in de huidige ontwikkeling.

Introduction

Iedereen die extracellulaire signalen registreert van de hersenen met behulp van methoden geavanceerder dan simpele on-line drempelwaarden en windowing wordt geconfronteerd met de taak van het identificeren en het scheiden van de signalen van verschillende neuronen van de drukke spanning signalen die zijn opgenomen door de elektrode. Deze taak is algemeen bekend als spike sorteren. De moeilijkheid spike sortering wordt verergerd door verschillende factoren. Neuronen kunnen zeer dicht bij elkaar, zodat de signalen die daarvan door een nabijgelegen elektrode waarschijnlijk lijken en moeilijk te onderscheiden zijn. De signalen die door een enkel neuron kan variëren in de tijd, misschien als gevolg van bewegingen van de elektrode, variabele natriumkanalen kinetiek tijdens periodes van hoge vuursnelheid, een variabele mate van activatie van spanning conductances in dendrieten die dicht bij de elektrode, of eventueel als zijn een gevolg van veranderingen in de hersenen staat. Deze problemen kunnen worden verholpen door gebruik van multi-elektrode arrays (MEA) met veel dicht bij elkaar gelegen (20-100 urn) r Opnam e-kanalen die een betere ruimtelijke afbakening van de signalen maakt van enkele neuronen, omdat ze meestal liggen verspreid over meerdere kanalen ^{1, 2.} Echter, dit in combinatie met het feit dat de signalen van neuronen zich over de gehele lengte van de elektrode overlap in de ruimte, leidt tot een potentieel zeer hoge dimensionale ruimte waarbinnen clusters overeenkomt met unieke neuronen moeten worden geïdentificeerd. Dit probleem wordt rekenkundig hardnekkig meer dan een klein aantal elektroden kanalen. Tot op heden is er geen algemeen overeengekomen beste methode spike sorteren, maar vele oplossingen voorgesteld ^{3, 4, 5, 6, 7, 8} en opnamen van MEA worden steeds vaker ^9,ass = "xref"> 10. Omdat spike sorteren is geen doel op zich, maar is gewoon een noodzakelijke eerste stap voordat verdere data-analyse, is er behoefte aan een eenvoudig te gebruiken pakket dat zal lezen in ruwe opname bestanden en deze converteren naar gesorteerde spike treinen met zo weinig gebruiker ingang en zo snel en betrouwbaar mogelijk.

Dit artikel geeft een tutorial voor het gebruik van SpikeSorter - een programma ontwikkeld met als doel om aan deze behoeften. Het programma is gebaseerd op algoritmen eerder gepubliceerde artikelen ^{11, 12, 13} beschreven. De doelstellingen bij het ontwerpen van het programma waren dat a) het zou moeten hebben een gebruiksvriendelijke interface weinig of geen voorafgaande kennis van programmeren van computers of spike sorteren methodologie vereisen; b) weinig of geen andere gespecialiseerde software componenten verder dan de standaard Windows of Linux-besturingssystemen moet nodig zijn; c ) Een breed scala aan het opnemen van gegevens formats voor data-invoer en de uitvoer moeten worden ondersteund; d) de noodzaak van gebruikersinvoer gedurende het sorteren moet worden geminimaliseerd, en e) het sorteren keer moet schalen op een redelijke wijze idealiter lineair met opnameduur en het aantal kanalen op de elektrode. De algoritmen in het programma worden uitgevoerd onder a) een flexibele set van pre-processing en event detectie strategieën; b) een geautomatiseerde verdeel en heers strategie van dimensie reductie welke spanning golfvormen op basis van de belangrijkste componenten (PC) uitkeringen verkregen uit subsets van kanalen toegewezen aan specifieke clusters clusters; c) geautomatiseerde clustering van PC distributies met een snelle clustering procedure op basis van de gemiddelde-shift algoritme ^{3, 14,} en d) het gedeeltelijk geautomatiseerde paarsgewijze samenvoegen en splitsen van clusters zodat elk zo verschillend mogelijk van alle andere. om THIs, heeft een reeks van procedures toegevoegd dat handmatige splitsen of samenvoegen van clusters op basis van inspectie van de PC-distributies, cross- en auto-correlograms van spike treinen en time-amplitude percelen van spike golfvormen mogelijk te maken. Opnames van tetrodes, Tetrode arrays, Utah arrays evenals single en multi-schacht MMO's kunnen worden gelezen en gesorteerd. De huidige beperking van het aantal kanalen 256, maar dit kan in de toekomst worden vergroot.

Een andere cross-platform open-source implementatie, "Spyke" (http://spyke.github.io), is ook beschikbaar. Geschreven door een van ons (MS) in Python en Cython, Spyke maakt gebruik van dezelfde algemene aanpak als SpikeSorter, met enkele verschillen: het geheugen eisen te verminderen, wordt ruwe data geladen in kleine blokjes, en alleen wanneer dat absoluut noodzakelijk is; clusters worden uitsluitend weergegeven, gemanipuleerd, gesorteerd en in 3D; en de belangrijkste component en onafhankelijke componenten analyse worden zowel gebruikt als aanvullende methoden dimensie reductie. Spyke vereist meer gebruiker ininteractie, maar leunt zwaar op het toetsenbord en de muis snelkoppelingen en een undo / redo wachtrij om de effecten van verschillende factoren snel te ontdekken op de clustering van een bepaalde subgroep van spikes. Deze factoren omvatten spike kanaal en de tijd bereik selectie, aar uitlijning, clustering afmetingen en ruimtelijke bandbreedte (sigma) ^11.

Het volgende is een korte beschrijving van de algoritmen en strategieën die worden gebruikt voor het sorteren. Meer volledige beschrijvingen vindt u in de vorige publicaties ^{11, 12, 13} en annotaties die kan worden geraadpleegd via de help-knoppen (geïdentificeerd met een '?') Binnen SpikeSorter. Nadat er een ruwe extracellulaire spanning bestand en het uitfilteren van de lagere frequentiecomponenten, een beginstadium van gebeurteniswaarneming resulteert in een reeks gebeurtenissen, die elk bestaan ​​uit een korte snapshot spanning voor en na de evenementtijd. Als de uitverkorenenreed sites zijn voldoende dicht bij elkaar (<100 pm), één eenheid signalen over het algemeen op een aantal naburige kanalen. Een centraal kanaal automatisch geselecteerd voor elke gebeurtenis, die bij het kanaal waarop de piek-tot-piek spanning van het evenement grootste. Geautomatiseerde sortering begint met het vormen van een enkele eerste cluster voor elke elektrode kanaal, bestaande uit alle gebeurtenissen die werden gelokaliseerd op dat kanaal. de clusters uit deze twee reeksen pieken worden geïdentificeerd als gelijksoortig en samengevoegd in een later stadium: Eenheid halverwege tussen kanalen kunnen ontstaan ​​pieken die gelokaliseerd zijn (misschien willekeurig) aan verschillende kanalen geven. De gemiddelde golfvorm van de gebeurtenissen in elke eerste cluster wordt dan berekend. Dit wordt aangeduid als de cluster matrijs. Dochteronderneming kanalen worden toegewezen aan elke cluster basis van de amplituden en de standaarddeviatie van de template golfvormen op elk kanaal. Hoofdbestanddeel waarden worden vervolgens berekend voor elk cluster gebaseerd on de golfvormen op de toegewezen set van kanalen. De gebruiker kan kiezen voor het aantal van de belangrijkste component dimensies te gebruiken: meestal 2 is voldoende. Elk cluster wordt dan gesplitst in een nieuwe reeks van clusters, en dit wordt herhaald totdat er geen verdere splitsing door geautomatiseerde clustering kan zijn.

Op dit moment, een eerste set van bijvoorbeeld 64 clusters van een 64-kanaals elektrode kan worden opgesplitst in twee of drie keer zoveel, afhankelijk van het aantal eenheden dat in de opname was. Maar vanwege de variabeletoekenning gebeurtenissen van afzonderlijke eenheden tot verschillende kanalen, het aantal clusters heeft in deze fase vrijwel zeker groter dan het zou moeten zijn. De volgende fase van het sorteren is om de oversplitting corrigeren door het vergelijken van paren van clusters en het samenvoegen van vergelijkbare paren of herschikking van gebeurtenissen van de ene naar de andere. Deze fase van sorteren wordt aangeduid als "samenvoegen en splitsen.

Samenvoegen en splitsen

Voor N clusters zijn er N * (N -1) / 2 paren en derhalve het aantal paren toeneemt naarmate ^N2, hetgeen ongewenst is. Echter, veel paren worden buiten de vergelijking, omdat de twee leden van het paar ver afgelegen. Dit vermindert de afhankelijkheid van iets dat meer lineair is gerelateerd aan het aantal kanalen. Ondanks deze snelkoppeling, kan de samenvoeging en splitsing stadium nog steeds heel tijdrovend zijn. Het werkt op de volgende manier. Elke cluster paar die worden vergeleken (die fysiek dicht bij elkaar, zoals beoordeeld door de overlapping van de kanaalgroepen zijn toegewezen aan elk) tijdelijk samengevoegd, maar waarbij de identiteit van de pieken in de beide lid clusters bekend. De belangrijkste onderdelen van de gefuseerde paar zijn dan berekend. Een maat voor de overlap tussen de punten van de twee clusters wordt berekend op basis van de verdeling van de eerste twee hoofdcomponenten.

De manier waarop de ov ERLAP maatregel berekend wordt in meer detail elders ^11. De waarde nul als de clusters niet overlappen elkaar, dat wil zeggen de meest nabije buur van elk punt in hetzelfde cluster. De waarde dichtbij 1 als de clusters overlappen, dat wil zeggen de waarschijnlijkheid van de dichtstbijzijnde buren in dezelfde cluster is dezelfde als die voorspeld uit een gelijkmatig mengen van punten.

Verschillende beslissingen worden genomen die de overlappingswaarde rekening. Als de overlap groter is dan een bepaalde waarde, kunnen clusters worden samengevoegd. Als de overlap zeer klein is, kan de cluster pair gedefinieerd als onderscheiden en met rust gelaten. Tussenwaarden, duidde op onvolledige scheiding van het cluster pair, kunnen duiden dat het paar worden samengevoegd en opnieuw gesplitst, het gewenste resultaat wordt een paar clusters met minder overlap. Deze procedures worden eerst in een geautomatiseerd stadium en vervolgens in een met de hand geleide podium.

tent "> In de geautomatiseerde fase cluster paren met een grote overlap waarde worden samengevoegd;. Vervolgens cluster paren met gemiddelde tot lage overlap waarden worden samengevoegd en opnieuw splitsen In de tweede, door de gebruiker geleide fase krijgt de gebruiker alle resterende dubbelzinnig cluster pairs (dwz die met overlap waarden in een bepaalde tussenliggende bereik) in de juiste volgorde en wordt gevraagd om te kiezen of a) om het paar samen te voegen, b) samen te voegen en resplit het paar, c) om het paar te verklaren verschillend te zijn (wat de betekenis van de overlappingswaarde overschrijven), of d) de verhouding tussen het paar als "ambigu" aangeeft dat de pieken in het paar waarschijnlijk goed gesorteerd. Verschillende instrumenten zijn bedoeld om deze besluiten, waaronder auto definiëren - en cross-correlograms en tijdreeksen percelen van spike hoogte en PC-waarden.

Idealiter eind samenvoeging en splitsing stadium elke cluster moet onderscheiden van alle anderen,hetzij omdat het weinig of geen kanalen heeft evenals andere clusters of omdat de overlapping index lager is dan een bepaalde waarde. Deze waarde is de gebruiker te selecteren, maar is meestal 0,1. Clusters (eenheden) die deze test wordt gedefinieerd als "stabiel", die niet (omdat de overlapping met één of meer andere clusters groter is dan de drempelwaarde) worden gedefinieerd als "instabiele". In de praktijk de meeste eenheden uiteindelijk worden gedefinieerd als "stabiel" bij de finish sorteren nemen en de rest ofwel worden weggegooid of behandeld als mogelijk meerdere eenheden.

software Requirements

SpikeSorter is compatibel met 64-bits versies van Windows 7 en Windows 10, en is ook met succes onder Linux draaien met behulp van de Wine emulator. Gegevensbestanden zijn volledig in het geheugen geladen (snelheid) dus beschikbaar RAM behoeften voor het met de grootte van de opname (laat ongeveer 2 GB voor het programma zelf). elektrofysiologischal data bestanden groter dan 130 GB groot succes zijn gesorteerd in zowel Windows als Linux-omgevingen. Opties zijn toegankelijk via standaard Windows-menu's, een werkbalk en dialogen. De lay-out van items op het menu overeenkomt met ongeveer de volgorde van de operaties in het sorteren, te beginnen met het menu 'Bestand' aan de linkerkant voor het invoeren van gegevens en het menu 'Export' aan de rechterzijde waardoor export van gesorteerde gegevens. Toolbar knoppen bieden snelkoppelingen naar veelgebruikte menu-items.

De Channel Configuration File

Veel opname dataformaten niet kanaal locaties op te slaan. Echter, te weten deze essentieel voor spike sorteren. Kanalen kunnen ook worden genummerd op verschillende manieren door acquisitie software: SpikeSorter vereist dat kanalen worden genummerd, te beginnen met kanaal 1. Dus een bijkomende elektrode configuratiebestand moet worden gecreëerd die kanaalnummers kan opnieuw toewijzen aan de sequentiële regel te volgen, en store kanaal locties. Het kanaal configuratiebestand is een tekstbestand met een enkele rij van de tekst voor elk kanaal. De eerste regel van het bestand slaat een tekst naam van maximaal 16 tekens lang zijn, dat de elektrode identificeert. De cijfers in de volgende lijnen kunnen worden gescheiden door tabs, een komma of spaties. Er zijn vier getallen in elke rij verschaffen (in volgorde): het kanaalnummer in het bestand, het kanaalnummer waarop het gemapt moet worden (dat wil zeggen het nummer dat wordt gebruikt door SpikeSorter) en de x en y coördinaten van de kanaal, in microns. De x-coördinaat wordt normaal genomen loodrecht op de richting van de elektrode inbrengen en de y-coördinaat dienovereenkomstig zou diepte in het weefsel. Het configuratiebestand heeft in dezelfde map als de opname-bestand te plaatsen. Er is enige flexibiliteit in hoe het kan worden genoemd. Het programma zal eerst zoeken naar een bestand dat dezelfde naam heeft als de ruwe data bestand, maar met een .cfg extensie. Als dat bestand is niet gevonden, zal het zoeken naar het bestand 'electrode.cfg'. Indien dat bestand weer wordt gevonden een foutmelding gegenereerd gebrek aan kanaalindeling informatie geven.

Protocol

1. Programma Setup

1. Ga naar http://www.swindale.ecc.ubc.ca/SpikeSorter om het programma te downloaden. Kopieer de geleverde uitvoerbare bestand naar de map van uw keuze. Lees de begeleidende documentatie.
   LET OP: geen formele installatie of compilatie is vereist.
2. Voor het openen van een bestand te sorteren, ervoor te zorgen dat er voldoende vrije RAM-geheugen om de gehele duur van de opname bevatten. Ook zorg ervoor dat een geldig channel configuratie bestand, zoals beschreven in de documentatie, is aanwezig in dezelfde map als het bestand.
3. Start het programma, ga dan naar 'File - Open' en selecteer de opname-bestandsformaat in de keuzelijst in de rechterbenedenhoek van het resulterende open dialoog bestand. Selecteer het bestand te openen en klik vervolgens op 'Open'.
4. Zodra het lezen is voltooid, controleer dan de spanning opname display. Dubbelklik op het display (of ga naar 'Beeld - Voltage Record') om een ​​dialoog met controles die elke par toestaan ​​brengent van de opname golfvorm worden bekeken.
   LET OP: Dubbelklikken op andere etalages zullen vaak brengen bijbehorende dialogen.
5. Nadat het dialoogvenster wordt afgesloten, de muis over de golfvormen aan bepaalde spanning waarden in de linker bovenhoek van het scherm. Gebruik het scrollwiel om in te zoomen op een deel van het scherm. Houd de linkermuisknop ingedrukt om de inhoud van het venster te slepen.
   LET OP: Deze weergave wordt regelmatig bijgewerkt aan de toevoeging van nieuw gedetecteerde gebeurtenissen, of om aan te geven, door middel van kleuren en / of cijfers, hun cluster opdrachten na clustering.
6. Als de opname is ongefilterd en bevat de lokale veld potentieel, verwijdert u deze door te gaan naar 'Pre-Process - Transform / filter' (of klik op het icoon filter in de werkbalk). Selecteer 'High-pas Butterworth Filter', dan is een geschikte cut-off frequentie en het aantal polen, en druk vervolgens op 'Do-It!'. Nadat het filteren is voltooid, controleer de nieuwe golfvorm van de spanning golfformulier venster.
   OPMERKING: filteren geschiedt in het Fourier domein, niet-causale en geen fasevervorming van de golfvormen te voeren. Voor een lange opname, kan filtering enkele minuten duren.
7. Controleer vervolgens voor de kanalen die defect kunnen zijn en moeten worden gemaskeerd. Ga naar 'Pre-proces - Channel check' (of klik op het pictogram voor kanaal) en controleer vervolgens de grafiek die verschijnt. De grafiek laat de signaalverandering correlatie tussen kanaaltweetallen in functie van de ruimtelijke scheiding ^5. Kanalen die deze relatie schenden mogelijk niet goed functioneren. Om een ​​dergelijke uitschieters zien, klik op 'single channel net afwijkingen'.
   1. Naar een afgelegen kanaal maskeren selecteert u het kanaalnummer, of selecteer deze uit de probleemlijst. Wanneer dit dialoogvenster wordt afgesloten, klikt u op 'Ja' op de prompt om het masker waarden op te slaan.
      LET OP: Dit bestand zal dezelfde naam als de registratie van de gegevens bestand, maar met de extensie .msk hebben. Het zal worden gelezen automatically telkens hetzelfde bestand wordt geopend.

2. Event Detection

1. Ga naar 'Pre-proces - Event Detection' om het evenement detectie dialoogvenster (figuur 1) te openen. Deze dialoog biedt ook de mogelijkheid maskerende kanalen op basis van de geluidsniveaus (hoewel deze vaak worden gedetecteerd door de voorgaande testen). Zo kan een kanaal dat opzettelijk is geaard een zeer laag geluidsniveau heeft.
2. Gebruik de schuifbalk in de rechterbovenhoek om het geluidsniveau op bepaalde kanalen te inspecteren. Zorgvuldige inspectie van de spanning display kan ook onthullen stil of ongewoon luidruchtige kanalen die moeten worden gemaskeerd.
3. Kies een drempelwaarde methode voor het event detectie. Gebruik de Help-knop in het vak groep voor meer informatie over de opties. "Variabele" drempelwaarde, met een drempelwaarde van 4,5X - 6X ruis ^7, aanbevolen. Gebruik de knoppen aan de bovenkant links om te kiezen hoe het geluidsniveau wordt berekend voor This het doel.
4. Kies de detectiemethode van de drop-down lijst. 'Dynamic multiphasic filter' is de aanbevolen methode. Dit vereist specificatie van een vensterfuncties. Stel het venster tot ongeveer de halve breedte van een typische spike. Zeer smalle waarden spanningsdetectie smallere pieken maar het effect is niet groot. Waarden in het bereik van 0,15-0,5 ms worden aanbevolen ^12.
   OPMERKING: De weergegeven waarden zijn gehele veelvouden van de sampling interval (reciproke van de bemonsteringsfrequentie).
5. Selecteer de uitlijning methode. Kies de optie die het beste identificeert een enkele, tijdelijk gelokaliseerde kenmerk van de pieken die worden gesorteerd, bijvoorbeeld een 'positieve piek' kan een slechte keuze zijn als veel pieken meer dan één positieve piek. Voor veel opnamen, zal een 'negatieve trough' de beste keuze. Andere opties kunnen meestal worden overgelaten aan hun standaardwaarden. Druk op start'.
   OPMERKING: Event Detectie kan take van enkele seconden tot enkele minuten, afhankelijk van de duur van de opname en het aantal kanalen.
6. Druk op 'OK' om het dialoogvenster te verlaten. Inspecteer de gebeurtenissen, grijs weergegeven, in de spanning golfvorm venster. Controleer of de signalen die er uitzien als gebeurtenissen zijn gedetecteerd.
   1. Zo niet, overweeg opnieuw loopevenement detectie met een lagere detectiegrens. Let echter een zeer lage amplitude pieken moeilijk te sorteren kan zijn en dat een groot aantal van hen kan belemmeren sorteren grotere amplitude pieken. Controleer ook voor de hand liggende duplicaten of een mislukking naar het nabijgelegen pieken op te lossen en dienovereenkomstig aan te passen lockout window parameters tijdruimtelijke.
      NB: In dit stadium gebeurtenissen worden geïdentificeerd door hun tijd van optreden en een kanaalnummer. Dit gebeurt doorgaans het kanaal waarop de piek-tot-piek amplitude van de grootste piek is. De gebeurtenissen worden in eerste instantie unclustered, dus elk een cluster toewijzing van nul.

3. sorteren

OPMERKING: De volgende stap is niet normaal uitgevoerd voor routine sorteren, maar het is zeer nuttig om het te doen bij het sorteren voor de eerste keer, of bij het ondervinden onbekende gegevens.

1. Ga naar 'Sort - Zet kanalen om clusters'. Dit maakt één cluster voor iedere ontmaskerd elektrodekanaal veronderstelling dat elk kanaal heeft een aantal gebeurtenissen toegewezen. Onderzoek deze clusters door te gaan naar 'Review - Bekijk Clean en Split clusters'. Dit brengt een ander venster (figuur 2). De rotatiecyclus controle (linker) om het cluster worden bekeken selecteren.
   OPMERKING: De continue blauw (cyaan) lijn is het gemiddelde van alle golfvormen in het cluster en wordt aangeduid als de cluster matrijs in wat volgt. De verdeling hoofdcomponenten (PC) van de gebeurtenissen in het cluster worden in het venster hieronder. Deze zal vaak onthullen de aanwezigheid van twee of meer subclusters.
2. Druk op de knop 'opnieuw uitlijnen' om de tijd van elke gebeurtenis te veranderen(resulterend in kleine zijdelingse verschuivingen van de golfvormen in het scherm) om beter passen aan de vorm van de sjabloon Daarbij maakt vaak subclusters compacter en onderscheiden, en vermindert soms schijnbare aantal (figuur 3).
3. Selecteer een cluster die twee of meer afzonderlijke subclusters en druk op 'Splits' heeft. Als subclusters zijn aangegeven in het pc-scherm, zullen ze worden gekleurd. Als een oefening, gebruik maken van een van de kleine 'split' knoppen om een ​​nieuwe cluster te maken en onderzoeken. Het sorteren kan handmatig op deze manier voort te zetten, maar in plaats daarvan terug te gaan en gebruik maken van de snellere autosort procedure.
4. Ga naar 'Sort - Autosort' (of druk op de autosort knop op de werkbalk) om de automatische sortering te beginnen. Het dialoogvenster is weergegeven in figuur 4. Het presenteert een verscheidenheid aan opties.
   1. Laat de optie 'skip event detectie' gekeken of gebeurtenis detectie is al gedaan. Als het niet is aangevinkt, wordt gebeurtenis detectie worden uitgevoerdmet parameter waarden en keuzes geërfd van het dialoogvenster event detectie. Sinds event detectie is al gedaan, laat die optie aangevinkt.
   2. In de "clustering" hieronder paneel, selecteer een vensterfuncties groot genoeg is om het geheel van de nagel golfvorm vóór en na het uitlijnpunt bevatten, maar niet meer. Gebruik dit venster te blokkeren uit regio's van de spike golfvorm, bijvoorbeeld lange variabele afterpotentials, als ze lijken te bemoeien met (of bijdragen weinig) sorteren. Meestal waarden in het bereik ± 0,5 ms passend zijn. Net als andere tijdelijke vensters, het raam is een geheel aantal meetpunten, zodat de tijdelijke waarden die worden weergegeven, zijn een veelvoud van de sampling interval.
   3. Vervolgens selecteert u een herschikking optie tijdens de clustering worden gebruikt. Hierdoor wordt gebruik van de template golfvorm maken en werkt steviger dan in het oorspronkelijke geval van gebeurteniswaarneming waarbij het criterium moet worden toegepast op relatief luidruchtig individuele ssnoek golfvormen. De aanbevolen optie is 'peak-gewogen radertje' maar 'negatieve trough' kan beter zijn als dat een consistente kenmerk van de spike golfvormen.
   4. Kies een minimum cluster grootte. Clusters met minder dan dit aantal pieken wordt verwijderd, waardoor de accumulatie van grote aantallen kleine, eventueel storende, clusters tijdens het sorteren.
   5. Beslis over het aantal dimensies PC ruimte die wordt gebruikt voor clustering. Twee algemeen voldoende maar iets betere resultaten kunnen worden verkregen met 3, zij het met een langere sorteertijd.
   6. Laat de andere opties op de standaardinstellingen. Gebruik de Help-knoppen om meer gedetailleerde uitleg van de verschillende opties te krijgen.
5. Druk op 'Start' om de autosort beginnen. Kanaalgerelateerde clusters worden eerst gevormd zoals geïllustreerd in stap 3,1. Deze worden nu verwerkt op hun beurt de vorming van nieuwe clusters door afsplitsing individuele sub-clusters, één tegelijk. Telkens als er een nieuw cluster is spaangestoken off, worden de pc-waarden opnieuw berekend en weergegeven. Dit gaat door totdat er geen individuele cluster verder opgesplitst kan worden.
6. Volg de aanwijzingen op het scherm, waar de subcluster die zal worden afgesplitst van het moederbedrijf cluster wordt getoond in het rood.
   LET OP: Af en toe de laatste cluster is rood met ongekleurd uitschieters die geen duidelijke subcluster hoeft te vormen. Deze uitschieters zal meestal worden verwijderd. Tijdens dit proces wordt het aantal clusters geleidelijk toeneemt. Als het klaar is, zijn cluster overlap indices berekend voor elke in aanmerking komende cluster paar. Paren die grote overlap waarden worden automatisch samengevoegd, terwijl de paren die tussenliggende overlap waarden (standaard bereik is 0,1 tot 0,5) worden samengevoegd en vervolgens resplit. Tussenliggende waarden suggereren dat er twee verschillende clusters, maar dat een aantal punten worden misassigned. Tijdens deze fase het aantal clusters vermindert typisch en het aantal stabiele clusters toeneemt.

4. Customization

1. Bij gebruik van het programma voor de eerste keer (of eventueel in de loop van de volgende stap), pas raam maten en posities. Ga naar 'Bestand-Voorkeuren'. Kies maten voor de verschillende vensters door het selecteren van het type raam uit de pull-down lijst en het aanpassen van de grootte van het scherm aan te passen. Verlaat de dialoog en de positie van de ramen om optimaal gebruik te maken van het scherm te maken.
2. In het dialoogvenster, kiest schaalvergroting waarden die het beste passen bij de lay-out en de afstand van de kanalen op de elektrode en de pieken in de opname. Er is een autoscaling optie, maar dit kan niet altijd kiezen voor de beste waarden. Zet het uit als het niet doet.
3. Vink de optie Sticky Parameters: als de optie is geselecteerd, zullen veranderingen in het sorteren van parameterwaarden (bijvoorbeeld zoals gebruikt in geval detectie) worden opgeslagen en geërfd volgende keer dat het programma wordt gestart. Dit kan handig zijn, maar vereist ook dat de parameterwaarden worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat ze niet zijn onzorgvuldig veranderd diverse opties worden onderzocht of als gevolgvan het lezen in verschillende werkbestanden. Opties voor het wijzigen van sub-cluster kleuren zijn ook beschikbaar.
4. Wees voorzichtig het veranderen van het aantal processor threads. Het optimale aantal is gewoonlijk 1 kleiner dan het aantal fysieke (geen virtuele) CPU cores. Het verhogen van het aantal threads kan niet versnellen verwerking en kan zelfs leiden tot een ernstige vertraging.

5. Merge en Split

1. Nadat de autosort voltooid is, drukt u op 'Next' om te gaan met het handmatig geleide samenvoegen en splitsen podium. Het dialoogvenster toont in de linker benedenhoek, het aantal resterende dubbelzinnig cluster paren die moeten worden onderzocht, evenals het aantal stabiele clusters.
2. Druk op 'Begin'. Een ander dialoogvenster verschijnt, samen met de eerste van de paren worden onderzocht.
3. Kies of het paar samenvoegen, resplit is (resulterend in een lagere overlapwaarde), om het paar als "gescheiden" label, wat betekent dat de waarde van de overlap index genegeerd, or het pair "ambigu" label, wat betekent dat het onzeker is of de pieken van dezelfde of verschillende eenheden beschouwd.
   1. Klik op de selectievakjes om een grafiek van de piek parameters (piek-piek (PP) in hoogte, of de eerste (PC1) of tweede (PC2) van de voornaamste componenten) tegen de tijd en / of auto en cross- tonen correlatie histogrammen.
      NB: De weergave van PP hoogte vs. tijd is vaak erg handig om te beslissen of twee clusters samen te voegen. Indien de hoogten van de pieken in één eenheid vloeiend overlopen in die van andere op hetzelfde moment dat men stopt afvuren en de andere begint het veel waarschijnlijk is dat ze dezelfde eenheid en worden samengevoegd. Cross-correlograms kan een sterke temporele relatie tussen de piek tijden onthullen in twee clusters. Als het kruis-correlogram een sterk asymmetrische piek bij een zeer korte tijdsinterval (bijvoorbeeld ongeveer 5-10 ms) en vooral als de tweede piek is kleiner dan de sparrent, de twee eenheden zijn het meest waarschijnlijk één eenheid vormen vuurt piek paren waarbij de tweede kleiner is dan de eerste door Na ⁺ kanaal aangepast.
   2. In gevallen waarin het besluit tot fusie is niet gemakkelijk, het etiket van de pair als 'ambigu' en dienovereenkomstig te behandelen de clusters in de daaropvolgende analyses.
4. Als het samenvoegen en splitsen optie is niet in staat om duidelijk te scheiden clusters, gebruikt u de schuifregelaar in het gevraagd dialoogvenster om handmatig variëren van een clustering parameter (ruimtelijke bandbreedte, sigma), samen met de set van het samenvoegen van knoppen, een split die bevredigend lijkt te vinden . Gebruik de 'Revert' knop om terug te keren naar de oorspronkelijke staat van de twee clusters. Druk op 'Split zoals' te eindigen. Merk op meer dan twee clusters kunnen worden door deze procedure.
5. Ga door met dit proces totdat er geen meer paren te inspecteren. De grote meerderheid van de clusters moet nu worden weergegeven als 'stabiel'.
6. Als sommige cluster paren hebben een zeerlage overlap indices, zodat ze worden genegeerd door de begeleide merge (maar er is nog bewijs voor deze samen te voegen), ga dan naar de 'Review - Vergelijk cluster paren' menu-optie (of klik op het bijbehorende pictogram in de taakbalk) en open de dialoogvenster getoond in figuur 5. Gebruik de instelvelden boven in het dialoogvenster elk paar clusters kiezen ter vergelijking.
   LET OP: Net als bij de begeleide samenvoegen en splitsen, worden paren in een gesorteerde lijst te zetten, maar in dit geval vergelijking metrieken bovenop de cluster overlap index beschikbaar zijn.
   1. Selecteer de optie 'genormaliseerde dot product' uit de pull-down lijst. Deze berekent de correlatie tussen de sjabloonwaarden. Het is ongevoelig voor multiplicatieve scaling variaties en is zeer geschikt voor het uitzoeken van cluster paren die een artefact gevolg van de piek-piekhoogte variabiliteit zijn.
   2. Druk op de 'Most vergelijkbare' knop in het midden van het dialoogvenster naar de meest vergelijkbare paar weer te geven. Gebruik de horizontal draai controle onder de knop om vooruit of achteruit gaan door de lijst. Gebruik de correlatie display en de PP hoogte vs. tijd display om het samenvoegen beslissingen te nemen, net als bij de gebruiker geleide samenvoegen en splitsen. Merk op dat de lijst wordt herberekend na elke fuserende operatie. Deze vergelijking fase is open einde, en het is aan de gebruiker om te beslissen hoe intensief te zoeken naar bewijs in het voordeel van samenvoegingen.

6. Review - Post-processing

1. Ga nu naar 'Review - Post-processing' (of klik op de juiste werkbalkpictogram). Dit dialoogvenster (figuur 6) met opties toevoegen of verwijderen gebeurtenissen uit clusters, evenals de mogelijkheid schrappen gehele clusters met signaal-ruisverhouding (SNR), die onder een drempel vallen. Duplicaten (gebeurtenissen tegelijkertijd in een cluster) kan worden gecreëerd door uitlijnfouten tijdens het sorteren. Gebeurtenissen die een lange weg zijn uit hun oorspronkelijke locatie kunnen sometimes worden verplaatst; ze kunnen ook worden verwijderd wanneer de verhuizing niet werkt.
2. Gebruik de uitlijning schoonmaak knop om gebeurtenissen uit clusters die een slechte wedstrijd om de sjabloon te verwijderen. Gebruik de 'Recluster' knop om het omgekeerde te doen, dat wil zeggen toewijzen unclustered gebeurtenissen die zijn een goede match op een bepaalde template. De teruggewonnen gebeurtenissen worden gemarkeerd als een subcluster van elke ouder cluster en kan worden gecontroleerd met behulp van het dialoogvenster 'View, schoon en split clusters'. Deze evenementen zullen in het cluster blijven (en als dusdanig geëxporteerd worden), tenzij ze worden verwijderd (gebruik de kleine knop 'verwijderen' voor de eerste subcluster). Terug te keren naar het dialoogvenster post-processing, gebruikt u de knop 'verwijderen' en de spin controle ernaast om clusters te verwijderen met een SNR kleiner is dan de geselecteerde drempel.
3. Hoewel clusteraantallen gaan doorlopend van 1 tot N, waarbij N het totale aantal clusters, de eigenlijke nummering van clusters eind sorteren is nabij eenrbitrary. Gebruik de 'sorteren' om de clusters hernummeren volgens een gekozen criterium, bijvoorbeeld verticale positie op de elektrode, of kanaalnummer. Merk op dat, behalve het schrappen van duplicaten is er nog geen objectief bewijs bepaalde keuzes in dit dialoogvenster steunen als beter dan andere.
4. Op elk moment tijdens de handmatige procedures dergelijks is het mogelijk om een ​​bestand dat huidige parameterwaarden, sorteeropties, schakeltijden, cluster eigenschappen en het bericht opnemen opslaat. Maak dit bestand door te gaan naar 'File - Sla werk file'. Geef het bestand een naam die duidelijk gerelateerd is aan die van het bestand en druk op 'Opslaan'. Hervat het sorteren op een later tijdstip door eerst de originele opname bestand, gevolgd door high-pass filter (indien aanvankelijk gedaan) te openen. Open vervolgens het opgeslagen werk bestand. Het programma zal dan in een staat identiek aan die op het moment dat het werk bestand is opgeslagen. Het werk dossier is ook een rekoord van de manier waarop het sorteren werd gedaan - de gebruikte parameters en van de uitgegeven tijdens het sorteren van berichten.
5. Tot slot, de uitvoer van de geclusterde events. Ga naar 'Export - Gesorteerd spike files' (of klik op de betreffende knop in de werkbalk). Selecteer 'CSV-bestand (comma separated variable) uit de dropdown lijst en klik op' Opslaan als '. Kies een naam voor het bestand dat de geëxporteerde csv gegevens voor de gesorteerde eenheden zal bevatten.
   LET OP: Deze tekst bestand zal een enkele regel voor elke gebeurtenis die hebben, in orde is, de tijd van het evenement (in seconden naar de dichtstbijzijnde 10 microseconden), het cluster nummer (van 1 naar boven) en het nummer van het kanaal dat is toegewezen naar het evenement. Merk op dat het toegewezen kanaal niet voor alle gebeurtenissen in een cluster kan zijn als de gebeurtenissen waren niet consistent groter op een bepaald kanaal.

Results

Figuur 7 toont het display (verkregen door te gaan naar 'Beeld - Gesorteerd golfvormen') voor een typisch gesorteerde opname. De optie standaardweergave is gewoon om de golfvormen te tonen op het midden kanaal voor elke cluster. Een algemene ervaring is dat golfvormen een cluster paar op hetzelfde kanaal kijken identiek, maar wanneer het "Vergelijk pairs dialoogvenster wordt gebruikt om de twee clusters onderzoeken zijn er verschillende clusters in de PC pro...

Discussion

file Formats

Momenteel ondersteunde bestandsformaten zijn onder andere Neuralynx (.ntt en .ncs), Plexon (.plx), Neuroscope (.xml + .dat), MultiChannel Systems (.mcd), Blackrock (.nev) en Intan (.rhd). Voor ondersteunde formaten zijn er twee opties. Een daarvan is de toevoeging van het bestandsformaat van een aanstaande release aanvragen (een e-mail link naar de ontwikkelaar wordt verstrekt in het "Help - Over 'dialoog). De andere is om het bestand te converteren naar een ondersteund fo...

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
spikesorter.exe	N/A		http://www.swindale.ecc.ubc.ca/SpikeSorter