PHASOR:用于刺激锁定的视网膜多电极阵列群体活动隐马尔可夫模型分析的开源流程
PHASOR: An Open-Source Pipeline for Hidden Markov Model Analysis of Stimulus-Locked Retinal Multielectrode-Array Population Activity
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PHASOR开源流程整合刺激对齐、隐马尔可夫建模与状态可视化,用于分析视网膜多电极阵列群体活动。
视网膜多电极阵列记录能够在细胞分辨率上揭示神经群体活动,但要将反复出现的群体状态与刺激时间及单细胞反应联系起来,需要若干相互关联的分析步骤。我们提出 PHASOR(视网膜刺激锁定输出的群体 HMM 分析),这是一个流程,结合了刺激时钟对齐、基于傅里叶的响应分类、采用 Chow-Liu 树发射的隐马尔可夫建模、模型阶数选择以及状态可视化。我们用合成群体评估了该工作流,并在来自三只野生型视网膜(两只雄性、一只雌性)和一只雄性 rd1 视网膜的十次离体记录中展示了其用途,其中包括 2 Hz 全视野正弦刺激。在包含七个生成状态的十个合成数据集中,所选模型阶数范围为七到九,平均为 7.9,在十个数据集中的三个中与生成计数完全一致。一个具有代表性的混淆矩阵显示生成状态与解码状态之间近乎一一对应,仅多出一个低占用状态,这说明了恢复时间结构与恢复确切状态计数之间的区别。在一次具有代表性的视网膜记录中,响应类别在刺激相位和对比度依赖性上存在差异,解码状态在占用率、驻留时间和活跃单元组成上存在差异。在施加 L-AP4、无投射刺激以及在光感受器退化的 rd1 视网膜中的记录,展示了所得群体状态描述的变化。PHASOR 将既有分析方法整合为可复用的工作流,用于将刺激相关的群体活动与功能性响应类别联系起来。所选状态提供了群体活动的描述性模型;其数量及与生物组装的对应关系需要单独验证。
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来源:bioRxiv · Neuroscience · biorxiv.org