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Neuronale Informationsverarbeitung"Spike Sorting" und Analyse von "Spike Trains"

Neuronale Informationsverarbeitung

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"Spike Sorting" und Analyse von "Spike Trains"

In diesem Projekt entwickeln wir neue Methoden für die schnelle und zuverlässige Analyse von Ableitungen des extrazellulären Feldpotentials. Dabei konzentrieren wir uns auf die Detektion und Klassifikation von Aktionspotentialen in mehr-Kanal-Ableitungen z.B. mittels multi-Elektroden. Unser Ansatz basiert auf optimalen linearen Filtern, die das Signal zu Rauschverhältnis optimal erhöhen und nutzt anschliessend Verfahren der Quellentrennung, um die Filterantworten zu dekorrelieren. Die entwickelten Methoden sind in der Lage überlappende, d.h. fast synchrone Aktionspotentiale zu trennen und passen sich nicht stationären Signalen an. Daher sind sie besonders vorteilhaft für Experimente, bei denen die Messelektroden erst kurz vor dem Experiment in das Gewebe eingebracht werden und dadurch Verschiebungen der Elektroden während des Experiments auftreten. Weiterhin eignen sie sich wegen ihrer Geschwindigkeit für die online Analyse von extrazellulären Ableitungen. Zusammen mit PD Dr. M. Munk (MPI für biologische Kybernetik) werden unsere Methoden auf Daten aus Experimenten mit wachen Affen in einem visuellen Kurzzeitgedächtnistest getestet. In diesem Projekt arbeiten wir zusammen mit Arbeitsgruppen der Universität Freiburg, der Universität Oslo, dem Max Planck Institut für biologische Kybernetik (Tübingen), Thomas RECORDING GmbH (Gießen) und dem Deutschen Neuroinformatik Node (GNode).

Danksagung: Projektförderung durch das BMBF (mittels des Bernstein Center und Bernstein Collaborationen) und die Technische Universität Berlin.

Ausgewählte Publikationen:

An Automated Online Positioning System and Simulation Environment for Multi-Electrodes in Extracellular Recordings
Zitatschlüssel Franke2010
Autor Franke, F. and Natora, M. and Meier, P. and Hagen, E. and Pettersen, K.H. and Linden, H. and Einevoll, G.T. and Obermayer, K.
Buchtitel Proceedings of 32nd Annual International Conference of the IEEE EMBS
Seiten 593 – 597
Jahr 2010
ISBN 978-1-4244-4123-5
ISSN 1094-687X
DOI 10.1109/IEMBS.2010.5626631
Journal 2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology
Jahrgang 2010
Monat August
Herausgeber IEEE
Zusammenfassung Extracellular recordings are a key tool to record the activity of neurons in vivo. Especially in the case of experiments with behaving animals, however, the tedious procedure of electrode placement can take a considerable amount of expensive and restricted experimental time. Furthermore, due to tissue drifts and other sources of variability in the recording setup, the position of the electrodes with respect to the recorded neurons can change causing low recording quality. The contributions of this work are threefold. We introduce a quality measure for the recording position of the electrode which should be maximized during recordings and is especially suitable for the use of multi-electrodes. An automated positioning system based on this quality measure is proposed. The system is able to find favorable recording positions and adapts the electrode position smoothly to changes of the neuron positions. Finally, we evaluate the system using a new simulator for extracellular recordings based on realistically reconstructed 3D neurons.
Typ der Publikation Selected:spikes
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