Semi-geautomatiseerde analyse van piekamplitude en latentie voor auditieve hersenstamresponsgolfvormen met behulp van R
9 december 2022
Dit artikel beschrijft de semi-geautomatiseerde meting van de amplitudes en latenties van de eerste vijf pieken en dalen in de auditieve hersenstamresponsgolfvorm. Een extra routine compileert en annoteert de gegevens in een spreadsheet voor experimentele analyse. Deze gratis computerroutines worden uitgevoerd met behulp van het open-source statistische pakket R.
Auditieve hersenstamreacties worden routinematig verzameld om gehoordrempels te bepalen. De ABR-golfvorm bevat aanvullende informatie over hersenstamactiviteit, maar eerder hebben veel onderzoekers deze handmatig moeten analyseren. R-scripts werken met R-software in het RStudio-framework om ABR-golfvormanalyse semi-automatiseren.
Ze zijn gratis en gemakkelijk te gebruiken. Onze hoop is dat routinematige analyse van de ABR-golfvorm latere studies in staat zal stellen om de relevantie van deze pre-cognitieve auditieve verwerking bij de diagnose te beoordelen. Exporteer om te beginnen de auditieve hersenstamrespons of ABR-opname als een ASCII-bestand.
Open voor IHS het computerprogramma, laad het interessante bestand en geef de gewenste golfvormen op één pagina weer. Selecteer onder het tabblad Gegevens de optie Pagina opslaan als ASCII om een txt-bestand te verkrijgen. Nadat u het gegevensbestand op de juiste manier een naam hebt gegeven met een ID, legt u de ID en de onderwerpinformatie vast in een metagegevensbestand met de naam info.
csv, waarbij u ervoor zorgt dat u geen informatie zoals het genotype, geslacht, leeftijd of behandeling in de ID opneemt.Herhaal de stappen met alle bestanden die als afzonderlijke ID-bestanden moeten worden geanalyseerd en verkrijg de metagegevens. Download en installeer de R- en RStudio-programma's vanaf hun respectieve websites. Installeer vervolgens de vereiste bibliotheken, tidyverse, Shiny, Plotly en Zoo, met de vereiste opdrachten in het opdrachtvenster van RStudio.
Download vervolgens de scripts findpeaks. r en see_trace_click. r van de White Lab GitHub, evenals de bijbehorende bestandstijd.csv.
Maak een nieuwe map met de naam Test Folder om alle ASCII-bestanden, info, te plaatsen. csv, en tijd.csv. Maak in de testmap een submap met de naam ASCII-map en plaats de ASCII-bestanden.
Open de findpeaks. r script in RStudio door met de rechtermuisknop te klikken op het tabblad voor het script in de werkbalk om de ingestelde werkmap te selecteren en in te stellen op Test Folder. Klik in het scriptvenster op Bron rechtsboven op de werkbalk om het programma te laden.
Gebruik vervolgens in het opdrachtvenster de opdrachten om de golfvormen in afzonderlijke en batchverwerkingsmodi te analyseren. Laad de golfvormgegevens voor de specifieke persoon met behulp van de opdracht. Vervolgens in het geopende venster van see_trace_click.
r script in RStudio, klik op de knop App uitvoeren in de koptekst en wacht tot er een nieuw interactief venster verschijnt. Voer in het vak linksboven het geluidsniveau in voor de golfvorm die moet worden herzien en zoek naar de golfvorm die in het venster wordt weergegeven. Beweeg de cursor rond de golfvorm om de latentie en amplitude op elk gewenst moment weer te geven.
Om de latentie- en amplitudegegevens vast te leggen, klikt u op de juiste piek en kopieert / plakt u de gegevens vervolgens in het csv-bestand. Herhaal het proces om de gegevens voor de trog vast te leggen na een onmiddellijke piek en bereken de amplitudemeting door de trogamplitude af te trekken van de piekamplitude in de spreadsheetcel. Breng de geverifieerde over.
csv-bestanden naar een nieuwe submap met de naam Piekgegevens in de testmap om de gegevens toe te voegen. Combineer vervolgens de metagegevens door de opdracht uit te voeren. Om statistische analyse uit te voeren op de verzamelde gegevens, gebruikt u een test voor normaliteit zoals de Shapiro-Wilk-test om de verdeling van de gegevens te beoordelen door de functie uit te voeren.
Als de Shapiro-Wilk-test niet significant is, betekent dit dat de dataset een normale verdeling heeft. Beoordeel daarom de gegevens met een parametrische test zoals ANOVA door de functie uit te voeren. Als de Shapiro-Wilk-test kleiner is dan P gelijk is aan 0,05, gebruik dan de Kruskal-Wallis rank-sum test of een andere geschikte niet-parametrische meting.
Geef ten slotte de gemiddelde golfvormen weer door de opdracht uit te voeren. In de golfvormrespons van 75 decibel klikstimulus voor een jonge F1-muis werden de pieken en dalen automatisch geïdentificeerd met findpeaks.r. De golfvormen tussen 5 en 75 decibel verkregen uit de handmatig geïdentificeerde pieken en vindpunten.
r werden vergeleken. De gemiddelden worden uitgezet als zware lijnen waarbij het gearceerde gebied één standaarddeviatie vertegenwoordigt en de resultaten worden verkregen door findpeaks. r correleert sterk met de handmatige resultaten.
Wanneer u deze procedure probeert, vergeet dan niet om de werkmap in te stellen, omdat dit zeer cruciaal is. R-script geeft pieken en dalen aan op basis van de latentievensters voor de muis die ABR met de tijd heeft geïmplementeerd. csv-bestand.
Dit kan door gebruikers worden aangepast om andere EEG-golfvormen te kwantificeren.
Overzicht
Dit artikel beschrijft een semi-geautomatiseerde methode voor het meten van de amplitudes en latenties van de eerste vijf pieken en dalen in de golfvorm van de auditieve hersenstamrespons (ABR). Met behulp van het open-source statistische pakket R kunnen onderzoekers ABR-gegevens efficiënter analyseren dan met handmatige methoden, wat verdere studie naar precognitieve auditieve verwerking faciliteert.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Auditieve neurowetenschappen
- Elektrofysiologie
- Data-analyse
Achtergrond
- Auditieve hersenstamresponsen zijn belangrijk voor het bepalen van gehoordrempels.
- De ABR-golfvorm bevat waardevolle informatie over de hersenstamactiviteit.
- Veel onderzoekers voerden voorheen een handmatige analyse uit van de ABR-golfvormen.
- Deze studie heeft tot doel de analyse te vereenvoudigen met behulp van R-scripts.
Doel van de studie
- Om de meting van amplitudes en latenties in ABR-golfvormen te automatiseren.
- Om het vermogen om auditieve verwerking in de diagnostiek te evalueren te verbeteren.
- Om gratis en toegankelijke analyse-instrumenten voor onderzoekers te bieden.
Gebruikte methoden
- Het gebruikte platform is R-software binnen het RStudio-raamwerk.
- Het belangrijkste biologische model bestaat uit gegevens van de auditieve hersenstamrespons die zijn geëxporteerd uit opnamesoftware.
- Onderzoekers maken een Testmap aan voor de organisatie van gegevens en voeren specifieke R-scripts uit voor de analyse.
- Gedetailleerde opdrachtregelinstructies begeleiden gebruikers bij het laden en analyseren van golfvormgegevens.
- Statistische methoden zoals ANOVA en non-parametrische tests worden gebruikt om de gegevensverdelingen te beoordelen.
Belangrijkste resultaten
- De geautomatiseerde analyse correleert sterk met de handmatige resultaten voor de kenmerken van de ABR-golfvorm.
- Statistische tests valideren de significantie van de geïdentificeerde pieken en dalen.
- De studie benadrukt de betrouwbaarheid van de geautomatiseerde methode bij het kwantificeren van de hersenstamactiviteit.
Conclusies
- Deze studie demonstreert de effectiviteit van R-scripts bij het automatiseren van de ABR-golfvormanalyse.
- De routinematige analyse maakt een beter begrip mogelijk van de mechanismen van auditieve verwerking.
- De beschreven methoden kunnen naar behoefte worden aangepast voor diverse EEG-golfvormkwantificeringen.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie
Semi-geautomatiseerde analyse van auditory brainstem response (ABR)-golfvormen met behulp van R maakt schaalbare, kwantitatieve beoordeling van de neurale functie in preklinische modellen mogelijk. Deze aanpak vermindert de handmatige werklast en verhoogt de reproduceerbaarheid, wat bijdraagt aan een robuuste targetvalidatie en mechanistische risicoreductie in pipelines voor auditieve en neurofarmacologie. De integratie van gestandaardiseerde golfvormanalyse verhoogt de voorspellende betrouwbaarheid bij vroege ontdekkingsfasen en translationele overgangspunten.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & targetvalidatie
- Maakt objectieve kwantificering van neurale responsamplituden en latenties mogelijk voor functionele doelwitvalidatie.
- Ondersteunt mechanistische risicoreductie door reproduceerbare, kwantitatieve neurale read-outs te bieden.
- Faciliteert portfoliotriage door gegevens over experimentele condities en cohorten te standaardiseren.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Bereidt gevalideerde elektrofysiologische assays voor voor downstream compound screening-workflows.
- Verbetert de reproduceerbaarheid en standaardisatie van assays door semi-geautomatiseerde data-extractie.
- Genereert kwantitatieve outputs die geschikt zijn voor high-throughput of comparatieve studies.
- Maakt betrouwbare evaluatie van effecten van auditieve of neuroactieve compounds mogelijk.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Lijnt preklinische neurale responsgegevens uit met translationele biomarkerstrategieën wanneer dat relevant is.
- Ondersteunt de continuïteit van vroege ontdekking tot preklinische validatie door consistente golfvormanalyse mogelijk te maken.
- Levert risico-gecorrigeerde gegevens voor beslissingen over verdere ontwikkeling binnen portfolio's voor neurofarmacologie en gehooronderzoek.
Integratie van Pipeline & Workflow
Deze semi-geautomatiseerde ABR-analysemethode is geschikt vanaf de vroege ontdekkingsfase tot aan preklinisch onderzoek en ondersteunt de identificatie van lead-verbindingen en de ontwikkeling van translationele biomarkers wanneer neurale eindpunten relevant zijn.
- Ontdekkingsbiologie: Maakt hypothesetoetsing en pathway-verduidelijking mogelijk via kwantitatieve neurale responsmetrieken.
- Screening: Levert reproduceerbare, assay-ready outputs voor de evaluatie van verbindingen en vergelijkingen tussen verschillende condities.
- Analytica: Biedt statistische outputs, inclusief normaliteitstoetsing en parametrische/niet-parametrische vergelijkingen, ter ondersteuning van de besluitvorming.
- Translationeel onderzoek: Ondersteunt de afstemming en continuïteit van biomarkers wanneer ABR of soortgelijke golfvormen worden gebruikt als translationele eindpunten.
- Bedrijfsmatige herbruikbaarheid: Biedt een herbruikbare open-source analytische capaciteit die aanpasbaar is voor andere elektrofysiologische datasets.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert mechanistische ambiguïteit bij de validatie van neurale targets.
- Operationele waarde: Standaardiseert en stroomlijnt de analyse van golfvormen, waardoor de reproduceerbaarheid en schaalbaarheid worden verbeterd.
- Strategische waarde: Maakt beter geïnformeerde go/no-go-beslissingen en kapitaalefficiënt portfoliomanagement mogelijk.
- Impact op portfolio: Ondersteunt risico-gecorrigeerde prioritering en het verder ontwikkelen van assets binnen de neurofarmacologie en het gehooronderzoek.
Overwegingen voor Implementatie
- Vereist expertise in elektrofysiologie en R-gebaseerde data-analyse.
- Toegang tot R, RStudio en relevante open-source bibliotheken en scripts is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie van dataformaten en analyseworkflows over teams heen.
- Aanpasbaar aan andere EEG- of neurale golfvormmodellen door gebruikersaanpassing van de latentievensters.
- Afhankelijk van correcte dataformatering en naleving van analytische protocollen voor betrouwbare resultaten.
Veelgestelde vragen over Biopharma
Chapters in this video
0:04
Introduction
0:50
Preparing the Auditory Brainstem Response (ABR) Data for Analysis
1:39
Installing the Required Packages and Loading the Data
2:26
Obtaining the Preliminary Analysis with FindPeaks.R
2:58
Verifying the Preliminary Analysis
3:53
Compiling and Visualizing the Dataset
4:51
Results: Analysis of Auditory Brainstem Response (ABR) Data by Manual and FindPeaks.R
5:25
Conclusion
